DE102005029754B4 - Multi-part longitudinal drive shaft with protective element - Google Patents
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Abstract
Mehrteilige
Längsantriebswelle
(1), insbesondere für
den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
einen ersten
Wellenabschnitt (3) mit einem Wellenrohr (11) mit einem Innendurchmesser
(d),
einen zweiten Wellenabschnitt (4) mit einem Außendurchmesser
(D), der kleiner ist als der Innendurchmesser (d) des Wellenrohrs
(11), sowie
ein die beiden Wellenabschnitte (3, 4) verbindendes
Drehgelenk (5), das ein mit dem ersten Wellenabschnitt (3) fest verbundenes
Gelenkaußenteil
(6), ein mit einem an den zweiten Wellenabschnitt (3) angesetzten
Zapfen (12) fest verbundenes Gelenkinnenteil (7) sowie drehmomentübertragende
Elemente (8) aufweist, wobei das Drehgelenk (5) bei einer Axialkraft
zerlegbar ist, die die beiden Wellenabschnitte (3, 4) schadensfrei
aufnehmen können,
wobei der erste und der zweite Wellenabschnitt (3, 4) – nach dem
Zerlegen des Drehgelenks (5) aufgrund von Axialkräften –ineinanderschiebbar
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem ersten Wellenabschnitt
(3) ein Schutzelement (21) vorgesehen ist, das das Gelenkinnenteil
(7) nach dem Zerlegen des Drehgelenks (5) zumindest teilweise...Multi-part longitudinal drive shaft (1), in particular for the drive train of a motor vehicle, comprising
a first shaft section (3) having a shaft tube (11) with an inner diameter (d),
a second shaft portion (4) having an outer diameter (D) which is smaller than the inner diameter (d) of the shaft tube (11), and
a pivot joint (5) which connects the two shaft sections (3, 4) and which has an outer joint part (6) fixedly connected to the first shaft section (3), an inner joint part (11) fixedly connected to a pin (12) attached to the second shaft section (3). 7) and torque-transmitting elements (8), wherein the rotary joint (5) can be disassembled at an axial force, which can receive the two shaft sections (3, 4) without damage, wherein the first and the second shaft portion (3, 4) - Disassembly of the rotary joint (5) due to axial forces are -ininanderschiebbar,
characterized,
in that in the first shaft section (3) a protective element (21) is provided which at least partially seals the inner joint part (7) after the dismantling of the rotary joint (5).
Description
Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Längsantriebswelle zur Übertragung eines Drehmoments, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Längsantriebswelle umfaßt einen ersten Wellenabschnitt, einen zweiten Wellenabschnitt und ein die beiden Wellenabschnitte verbindendes Drehgelenk, das ein Kugeldrehgelenk sein kann.The The invention relates to a multi-part longitudinal drive shaft for transmission a torque, in particular for the drive train of a Motor vehicle. The longitudinal drive shaft comprises a first shaft portion, a second shaft portion and a the two shaft sections connecting pivot, which is a ball swivel can be.
Bei der Konstruktion von Längsantriebswellen in Kraftfahrzeugen sind bei der Auslegung nicht nur die Anforderungen bei Normalbetrieb zu berücksichtigen, vielmehr ist auch ihr Verhalten im "Crash-Fall", d. h. insbesondere beim Frontal-Auffahrunfall des Kraftfahrzeugs zu beachten. Hierbei ist es von größter Wichtigkeit, daß eine axiale Verkürzung der Antriebswelle möglich ist, um ein Ausknicken und Eindringen in die Fahrgastzelle sicher zu vermeiden.at the construction of longitudinal drive shafts In motor vehicles, the design is not just the requirements to be taken into account during normal operation, rather, their behavior is in the "crash case", d. H. especially in frontal collision of the motor vehicle. It is of the utmost importance that one axial shortening the drive shaft possible is sure to prevent buckling and intrusion into the passenger compartment to avoid.
Aus
der
Aus
der
Die US 2003/0008716 A1 offenbart eine Antriebswellenanordnung mit zwei Antriebswellen und einem dazwischenliegenden Gleichlaufverschiebegelenk. Um zu verhindern, daß Schmiermittel aus dem Gelenkbereich in die Hohlwelle entweicht, ist eine Schmierkappe innerhalb der Hohlwelle vorgesehen, die unter normalen Arbeitsbedingungen auch als axialer Anschlag für den Kugelkäfig dient. Bei axialer Überbelastung des Gelenks wird die erste Welle in die als Hohlwelle gestaltete zweite Welle geschoben, wobei das Gelenkinnenteil die Schmierkappe in das Innere der Hohlwelle drückt.The US 2003/0008716 A1 discloses a drive shaft assembly with two Drive shafts and an intermediate constant velocity joint. To prevent lubricant escapes from the joint area in the hollow shaft, is a lubricating cap provided within the hollow shaft, under normal working conditions also as an axial stop for the ball cage serves. At axial overload of the joint, the first wave is designed in the form of a hollow shaft pushed second shaft, the inner joint part of the lubricating cap pushes into the interior of the hollow shaft.
Aus
der
Die US 2003/0196846 A1 zeigt eine Längsantriebswelle mit zwei Wellenabschnitten, die über ein Gleichlaufverschiebegelenk miteinander verbundenen sind. Einer der Wellenabschnitte umfaßt ein Wellenrohr, in den der zweite Wellenabschnitt bei axialem Überschreiten des Arbeitsbereichs eintauchen kann. In dem Wellenrohr sitzt eine Dichtkappe sowie axial beabstandet hierzu ein Axialsicherungsrings ein. Bei einem Verkürzen der Längsantriebswelle aufgrund eines axialen Stoßes wird die Dichtkappe von dem Zapfen des innenliegenden Wellenabschnitts axial über den Axialsicherungsring geschoben, wobei Energie aufgenommen wird.The US 2003/0196846 A1 shows a longitudinal drive shaft with two shaft sections over one Synchronism shift joint are interconnected. One of Includes shaft sections a shaft tube into which the second shaft section in axial excess of the workspace. In the shaft tube sits one Sealing cap and axially spaced for this purpose an axial securing ring. With a shortening the longitudinal drive shaft due an axial impact becomes the sealing cap of the pin of the inner shaft section axially over pushed the Axialsicherungsring, wherein energy is absorbed.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß ein sicheres Ineinanderfahren der beiden Wellenabschnitte vornehmlich bei einem Unfall mit vollständiger Überdeckung des Fahrzeugs gewährleistet ist. Bei einem sogenannten "Offset-Crash" mit nur teilweiser Überdeckung kann es jedoch unter bestimmten Umständen zu einem nicht vollständigen Ineinanderfahren der beiden Wellenabschnitte kommen. Es besteht die Gefahr, daß das äußere Wellenrohr durch Abstützung des zwischen dem Wellenabschnitten auftretenden Biegemoments aufreißt und die Längsantriebswelle nur teilweise ineinander fährt.It has been shown in practice that a safe intertwining of the two shaft sections is ensured primarily in an accident with complete coverage of the vehicle. In a so-called "offset crash" with only partial overlap, however, it may under certain circumstances come to an incomplete driving apart of the two shaft sections. There is a risk that the outer shaft tube ruptures by supporting the bending moment occurring between the shaft sections and the longitudinal drive shaft only partially into each other.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mehrteilige Längsantriebswelle zur Übertragung eines Drehmoments, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorzuschlagen, die auch bei einem "Offset-Crash" mit nur teilweiser Überdeckung des Kraftfahrzeugs mit dem Unfallgegenstand ein sicheres Ineinanderfahren der beiden Wellenabschnitte gewährleistet.Of the The present invention is therefore based on the object, a multi-part Propeller shaft for transmission a torque, in particular for the drive train of a Motor vehicle, to propose, even in an "offset crash" with only partial coverage the motor vehicle with the accident subject a safe Into the driving ensures both shaft sections.
Eine erste erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einer mehrteiligen Längsantriebswelle, insbesondere für den Antriebsstrang eines Krafffahrzeugs, umfassend einen ersten Wellenabschnitt mit einem Wellenrohr mit einem Innendurchmesser (d); einen zweiten Wellenabschnitt mit einem Außendurchmesser (D), der kleiner ist als der Innendurchmesser (d) des Wellenrohrs; sowie ein die beiden Wellenabschnitte verbindendes Drehgelenk, das ein mit dem ersten Wellenabschnitt fest verbundenes Gelenkaußenteil, ein mit einem an dem zweiten Wellenabschnitt ange setzten Zapfen fest verbundenes Gelenkinnenteil sowie drehmomentübertragende Elemente aufweist; wobei das Drehgelenk bei einer bestimmten Axialkraft zerlegbar ist, die die beiden Wellenabschnitte schadensfrei aufnehmen können; wobei der erste und der zweite Wellenabschnitt – nach dem Zerlegen des Drehgelenks aufgrund von Axialkräften – ineinanderschiebbar sind; wobei in dem ersten Wellenabschnitt ein Schutzelement vorgesehen ist, welches das Gelenkinnenteil nach dem Zerlegen des Drehgelenks zumindest teilweise aufnimmt und das Gelenkinnenteil in den ersten Wellenabschnitt führen kann; wobei das Schutzelement einen Befestigungsabschnitt zum Abstützen gegenüber dem ersten Wellenabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Gelenkinnenteils aufweist; wobei zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt eine Sollbruchstelle vorgesehen ist.A first inventive solution to this problem consists in a multi-part longitudinal drive shaft, especially for the powertrain of a Krafffahrzeugs, comprising a first Shaft section with a shaft tube with an inner diameter (D); a second shaft portion having an outer diameter (D) smaller is as the inner diameter (d) of the shaft tube; as well as the one two shaft sections connecting rotary joint, the one with the first shaft portion fixedly connected outer joint part, one with a on the second shaft section is set pin firmly connected inner joint part as well as torque transmitting elements having; wherein the hinge articulated at a certain axial force is that can absorb the two wave sections without damage; in which the first and second shaft sections - after disassembling the rotary joint due to axial forces - telescoping are; wherein a protective element is provided in the first shaft section is which the inner joint part after disassembling the swivel joint at least partially absorbs and the inner joint part in the first Lead shaft section can; wherein the protective member has a mounting portion for supporting against the first shaft portion and a receiving portion for receiving the inner joint part has; being between the attachment portion and the receiving portion is provided a predetermined breaking point.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß das Gelenkinnenteil bei einem unfallbedingten Verkürzen der Längsantriebswelle aufgenommen ist und in dem Wellenrohr geführt wird, so daß sich der zweite Wellenabschnitt teleskopartig in den ersten Wellenabschnitt schieben kann. Durch das Schutzelement wird verhindert, daß das Gelenkinnenteil beim Ineinanderfahren an die Wandung des Wellenrohres stößt und diese aufgrund von Biegebeanspruchung bei Rotation aufreißt. Dies ist insbesondere bei Unfällen wichtig, bei denen nur eine teilweise Überdeckung des Kraftfahrzeugs mit dem Unfallgegenstand vorliegt, wie es in der Praxis meistens der Fall ist. Obwohl die Längsantriebswelle im Fall eines sogenannten "Offset-Crashs" unter Biegebelastung steht und der zweite Wellenabschnitt gegenüber dem Wellenrohr zum Ausknicken neigt, wird ein Aufreißen des Wellenrohrs verhindert, da das verhältnismäßig scharfkantige Gelenkinnenteil von dem Schutzelement umschlossen ist. Durch die Sollbruchstelle wird vorteilhaft erreicht, daß im Crashfall nach dem Zerlegen des Drehgelenks durch den Aufprall des Zapfens auf das Schutzelement der Aufnahmeabschnitt von dem Befestigungsabschnitt in dem durch die Sollbruchstelle definierten Bereich abreißt. Der Befestigungsabschnitt verbleibt nach dem Abreißen zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Anschlußflansch des ersten Wellenabschnitts.The inventive solution the advantage that the Inner joint part is received in an accidental shortening of the longitudinal drive shaft and guided in the shaft tube so that the second shaft portion telescopically in the first shaft portion can push. By the protective element prevents the inner joint part when driving into each other abuts the wall of the shaft tube and this due to bending stress on rotation ruptures. This is especially in accidents important, where only a partial overlap of the motor vehicle with the subject of the accident, as it usually is in practice the case is. Although the longitudinal drive shaft in the case of a so-called "offset crash" under bending load stands and the second shaft portion opposite the shaft tube for buckling tends to get ripped up prevents the shaft tube, since the relatively sharp inner joint part is enclosed by the protective element. Through the breaking point is advantageously achieved that in Crash after disassembling of the swivel joint by the impact of the Pin on the protective element of the receiving portion of the mounting portion tearing off in the area defined by the predetermined breaking point. Of the Fastening portion remains after tearing between the outer joint part and the connection flange of the first wave section.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Befestigungsabschnitt ringförmig gestaltet und zwischen einem Anschlußflansch des ersten Wellenabschnitts und dem Gelenkau ßenteil fixiert. Die Sollbruchstelle ist vorzugsweise als ringförmig umlaufende Einkerbung gestaltet. Zwischen dem Befestigungsabschnitt und der Sollbruchstelle ist vorzugsweise ein konischer Übergangsabschnitt vorgesehen. Dieser dient zum Führen des Zapfens bzw. des Gelenkinnenteils in den Aufnahmeabschnitt, der gegenüber dem Befestigungsabschnitt einen verringerten Durchmesser hat. So ist zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Wellenrohr ein Ringspalt gebildet. Der Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts entspricht dabei in Konkretisierung etwa dem größten Außendurchmesser des Gelenkinnenteils, damit dieses innerhalb des ersten axialen Verschiebewegs in dem Wellenrohr zentriert wird.In preferred embodiment, the attachment portion is designed annular and between a connecting flange the first shaft portion and the Gelenkau ßenteil fixed. The breaking point is preferably as a ring Circular notch designed. Between the attachment section and the predetermined breaking point is preferably a conical transition section intended. This is for guiding of the pin or the inner joint part in the receiving portion, opposite the attachment portion has a reduced diameter. So is an annular gap between the receiving portion and the shaft tube educated. The inner diameter of the receiving portion corresponds while in concretization about the largest outer diameter of the inner joint part, so that this within the first axial displacement in the shaft tube is centered.
Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der obengenannten Aufgabe besteht in einer Längsantriebswelle, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem ersten Wellenabschnitt ein Schutzelement vorgesehen ist, das das Gelenkinnenteil nach dem Zerlegen des Drehgelenks zumindest teilweise aufnimmt und das Gelenkinnenteil in den ersten Wellenabschnitt führen kann, wobei das Schutzelement mit Preßpassung in dem Wellenrohr einsitzt und ein Mantelteil mit einer ringförmigen Einziehung aufweist. Diese Lösung bietet denselben Vorteil eines sicheren Ineinanderfahrens der beiden Wellenabschnitte wie die obengenannte Lösung. Das Mantelteil ist etwa zylinderförmig gestaltet und sitzt mit leichter Preßpassung in dem Wellenrohr ein. Dabei hat das Mantelteil vorzugsweise zwei Ringbereiche größeren Durchmessers, die mit der Innenwandung des Wellenrohres in Anlage sind, und die axial dazwischenliegende ringförmige Einziehung. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht ein kleinster Innendurchmesser der ringförmigen Einziehung etwa einem größten Außendurchmesser des Gelenkinnenteils. Dies hat den Vorteil, daß das Gelenkinnenteil und mit diesem der zweite Wellenabschnitt beim Ineinanderfahren auf der Längsachse des Wellenrohrs zentriert geführt werden. Die Gefahr eines Ausknickens der Längsantriebswelle ist minimiert.A second inventive solution of the above Task consists in a longitudinal drive shaft, characterized in that in the first shaft portion a protective element is provided, which the inner joint part after the Disassembly of the hinge at least partially receives and the inner joint part lead into the first shaft section can, wherein the protective element with interference fit in the shaft tube seated and having a jacket part with an annular retraction. This solution offers the same advantage of safe intertwining of the two Shaft sections like the above solution. The jacket part is about cylindrically designed and sits with a slight interference fit in the shaft tube one. In this case, the casing part preferably has two ring regions of larger diameter, which are in contact with the inner wall of the shaft tube, and the axially intermediate annular Collection. According to a preferred embodiment corresponds to a smallest inner diameter of the annular collection about one largest outer diameter of the inner joint part. This has the advantage that the inner joint part and with this the second shaft section when driving into each other on the longitudinal axis centered on the shaft tube become. The risk of buckling of the longitudinal drive shaft is minimized.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die für beide obengenannte Lösungen gilt, ist das Drehgelenk in Form eines Kugeldrehgelenks gestaltet, wobei das Gelenkinnenteil Innenbahnen und das Gelenkaußenteil Außenbahnen aufweist und die drehmomentübertragenden Elemente in Form von Kugeln gestaltet sind, die jeweils in Paare von einander gegenüberliegenden Innenbahnen und Außenbahnen zur Dreh momentübertragung eingreifen. Dabei sind nach dem Zerlegen des Drehgelenks zumindest die Innenbahnen des Gelenkinnenteils von dem Schutzelement aufgenommen. Dies ist besonders günstig, da gerade die zwischen den Bahnen gebildeten scharfkantigen Stege beim Ineinanderfahren der Wellenabschnitte am Kontakt mit dem Wellenrohr gehindert werden. Das Drehgelenk kann prinzipiell auch in Form eines Tripodegelenks gestaltet sein, wobei das Gelenkinnenteil gleichermaßen von den Aufnahmemitteln aufgenommen werden kann, um einen Kontakt mit dem Wellenrohr zu vermeiden.To a preferred embodiment, the for both above solutions is true, the hinge is designed in the form of a ball pivot joint, wherein the inner joint part inner webs and the outer joint part wings has and the torque transmitting Elements in the form of spheres are designed, each in pairs from each other Inner tracks and outer tracks for torque transmission intervention. At least after disassembly of the swivel joint the inner webs of the inner joint part of the protective element received. This is particularly favorable there just the sharp-edged webs formed between the tracks when driving the shaft sections in contact with the shaft tube prevented become. The swivel joint can in principle also be in the form of a tripod joint be designed, the inner joint part of the same The recording means can be included to make contact with to avoid the wave tube.
Vorzugsweise ist das Schutzelement gemäß beiden erfindungsgemäßen Lösungen derart gestaltet, daß das Gelenkinnenteil nach dem Zerlegen des Drehgelenks vollständig von diesem aufgenommen ist. Es ist vorgesehen, daß das Schutzelement einen Befestigungsabschnitt zum Festlegen gegenüber dem ersten Wellenabschnitt und einen Aufnahme- bzw. Führungsabschnitt aufweist. Dabei hat der Aufnahmeabschnitt einen Innendurchmesser, der vorzugsweise zumindest dem größten Außendurchmesser des Gelenkinnenteils entspricht. Weiterhin hat der Aufnahmeabschnitt eine axiale Länge, die vorzugsweise größer ist als die axiale Erstreckung des Gelenkinnenteils. Das Schutzelement ist in Konkretisierung als Umformteil aus Blech hergestellt, wodurch sich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau ergibt. Nach dem Zerlegen des Drehgelenks läuft der Zapfen des zweiten Wellenabschnitts gegen einen Boden des Schutzelements an und schiebt dieses in das Wellenrohr hinein. Dabei führt das Schutzelement das Gelenkinnenteil, so daß ein Aufreißen verhindert wird. Das Schutzelement ist vorzugsweise axial benachbart zu dem Drehgelenk in dem Wellenrohr angeordnet, so daß das Gelenkinnenteil schon nach kurzem axialen Weg aufgenommen wird.Preferably is the protective element according to both solutions according to the invention such designed that Inner joint completely removed after disassembling the swivel joint this is included. It is envisaged that the protective element has a fastening section to set against the first shaft portion and a receiving or guiding portion having. The receiving portion has an inner diameter, preferably at least the largest outer diameter of the inner joint part equivalent. Furthermore, the receiving portion has an axial length, the is preferably larger as the axial extent of the inner joint part. The protective element is made in concretization as a formed part of sheet metal, whereby a simpler and cheaper Construction results. After disassembling the swivel joint, the pin runs of the second shaft portion against a bottom of the protective element and push this into the shaft tube. This leads Protective element, the inner joint part, so that prevents tearing becomes. The protective element is preferably axially adjacent to Rotary joint arranged in the shaft tube, so that the inner joint part after short axial path is taken.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigtpreferred embodiments The invention will be described below with reference to the drawing. Herein shows
In
Das
Gelenkaußenteil
In
den
Das
Schutzelement
Damit
das Wellenrohr
Die
- 11
- LängsantriebswellePropeller shaft
- 22
- Zwischenlagerinterim storage
- 33
- erster Wellenabschnittfirst shaft section
- 44
- zweiter Wellenabschnittsecond shaft section
- 55
- Drehgelenkswivel
- 66
- GelenkaußenteilOuter race
- 77
- GelenkinnenteilInner race
- 88th
- KugelBullet
- 99
- Kugelkäfigball cage
- 1010
- Faltenbalganordnungbellows
- 1111
- Wellenrohrwave tube
- 1212
- Zapfenspigot
- 1313
- GleichlaufgelenkConstant velocity joint
- 1414
- GleichlaufgelenkConstant velocity joint
- 1515
- Dichtungsanordnungsealing arrangement
- 1616
- Dichtungsanordnungsealing arrangement
- 1717
- Wälzlagerroller bearing
- 1818
- Lagerabschnittbearing section
- 1919
- Dämpfungskörperdamping body
- 2020
- Rollbalgbellows
- 2121
- Schutzelement/SchutzkappeProtector / cap
- 2222
- Befestigungsabschnittattachment section
- 2323
- Anschlußflanschflange
- 2424
- Konusabschnittcone section
- 2525
- Aufnahmeabschnittreceiving portion
- 2626
- Innenbahninside track
- 2727
- Bodenground
- 2828
- SollbruchstelleBreaking point
- 2929
- Einziehungcollection
- 3030
- Deckelcover
- 3131
- Befestigungshülsemounting sleeve
- 3232
- Dichtungsmittelsealant
- dd
- InnendurchmesserInner diameter
- DD
- Außendurchmesserouter diameter
- XX
- Längsachselongitudinal axis
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