DE10353674B3

DE10353674B3 - Mehrteilige Längsantriebswelle

Info

Publication number: DE10353674B3
Application number: DE10353674A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. Cermak
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2023-11-18
Also published as: US7361094B2; US20050159226A1; CN100507290C; CN1619166A; JP2005147396A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Diese umfaßt 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 Drehgelenk 5 hat ein mit dem ersten Wellenabschnitt 3 fest verbundenes Gelenkaußenteil 6 mit Innenrillen, ein mit dem Zapfen 12 fest verbundenes Gelenkinnenteil 7 mit Außenrillen, jeweils in einem Paar der einander gegenüberliegenden Innenrillen und Außenrillen geführte drehmomentübertragende Kugeln 8 sowie gegebenenfalls einen die Kugeln 8 haltenden Käfig 9. Das Drehgelenk 5 ist als Soll-Trennstelle ausgelegt und der erste und der zweite Wellenabschnitt 3, 4 sind - nach Zerlegen des Drehgelenks 5 - ineinanderschiebbar. Zur Aufnahme von kinetischer Energie ist in dem Wellenrohr ein deformierbarer Füllkörper 21 vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welche einen ersten Wellenabschnitt, einen zweiten Wellenabschnitt sowie ein die beiden Wellenabschnitte verbindendes Drehgelenk umfaßt, das ein Gleichlaufgelenk sein kann.

Längsantriebswellen dieser Art für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 199 43 880 C1 eine Längsantriebswelle mit zwei Wellenabschnitten, die über ein Gleichlaufgelenk miteinander verbunden sind, wobei benachbart zum Gleichlaufgelenk ein Zwischenlager angeordnet ist. Das Gleichlaufgelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil mit äußeren Kugelbahnen, ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen, jeweils in einem Paar der einander gegenüberliegenden äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen geführte drehmomentübertragende Kugeln sowie einen die Kugeln haltenden Kugelkäfig. Dabei ist das Gelenkaußenteil mit einem Wellenrohr des einen Wellenabschnitts und das Gelenkinnenteil mit einem an dem anderen Wellenabschnitt anschließenden Zapfen fest verbunden. Die Durchmesserverhältnisse der beiden Wellenabschnitte und des Gleichlaufgelenks sind derart gewählt, daß – nach dem Zerstören des Gleichlaufgelenks im „Crash-Fall" – ein teleskopartiges und im wesentlichen kraftloses Ineinanderfahren der beiden Wellenabschnitte ermöglicht wird, wenn der in axiale Richtung maximal zulässige Verschiebeweg des Gleichlaufgelenks überschritten wird.

Aus der DE 43 44 177 C1 ist eine Längsantriebswelle ähnlicher Art für Kraftfahrzeuge bekannt, die ein käfigloses Gelenk mit achsparallel verlaufenden Kugelrillen aufweist, das nur für äußerst geringe Beugewinkel im Betrieb geeignet ist. Über den konstruktiv vorgesehenen Normalverschiebebereich hinaus ist ein weiteres Einschieben des einen Wellenabschnittes bei dieser Konstruktion nur unter Zerlegung des Gelenkaußenteils und Verformung des daran anschließenden zweiten Wellenabschnitts möglich.

Aus der DE 34 08 940 A1 ist eine Längswelle für ein Kraftfahrzeug bekannt, die ein rohrförmiges Wellenteil umfaßt, an dessen Enden je ein Gelenk angebracht ist. Das Wellenteil umfaßt zumindest zwei Rohre, die unter Bildung eines Ringspaltes teleskopartig ineinander angeordnet sind, wobei der Ringspalt zwischen den Rohren mit einem Fluid ausgefüllt ist. Dieses Fluid kann zur Drehmomentübertragung über das Wellenteil Scherkräfte zwischen den Rohren übertragen. Darüber hinaus kann der Ringspalt mit dem Innenraum des inneren Rohres kommunizieren, um eine Längseinstellbarkeit des Wellenteils unter Austausch eines Teils des Fluids zwischen Ringraum und Innenraum zu ermöglichen.

Ausgehend von er eingangs genannten Langsantriebswelle ist es Aufgabe der vorligenden Erfindung, eine mehrteilige Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, die im „Crash-Fall" bei Überschreiten eines definierten Axialweges das Ineinanderfahren des einen Wellenabschnitts in den anderen unter gleichzeitiger Aufnahme von kinetischer Energie ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch eine mehrteilige Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges gelöst, umfassend einen ersten Wellenabschnitt mit einem Wellenrohr mit einem Innendurchmesser, einen zweiten Wellenabschnitt mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Wellenrohrs, sowie ein die beiden Wellenabschnitte verbindendes Drehgelenk, welches ein mit dem ersten Wellenabschnitt fest verbundenes Gelenkaußenteil, ein mit einem an den zweiten Wellenabschnitt angesetzten Zapfen fest verbundenes Gelenkinnenteil sowie drehmomentübertragende Kugeln aufweist, wobei das Drehgelenk bei einer Axialkraft zerlegbar ist, die die beiden Wellenabschnitte schadensfrei aufnehmen können, wobei der erste und der zweite Wellenabschnitt – nach einem Zerlegen des Drehgelenks aufgrund Axialkraft – ineinanderschiebbar sind und wobei in dem ersten Wellenabschnitt ein deformierbarer Füllkörper zum Absorbieren von kinetischer Energie beim Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte vorgesehen ist, wobei der Füllkörper den ersten Wellenabschnitt zumindest teilweise ausfüllt und an einem Boden des ersten Wellenabschnitts axial abgestützt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein unfallbedingtes Verkürzen der Längsantriebswelle dadurch realisiert, daß sich der zweite Wellenabschnitt, geführt durch das Gelenkaußenteil des gebrochenen Drehgelenks, teleskopartig in den ersten Wellenabschnitt schiebt. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß bei Überschreitung einer maximalen Axialkraft das Einfahren des einen Wellenabschnitts in den anderen ermöglicht wird, so daß ein unkontrolliertes Ausknicken der mehrteiligen Längsantriebswelle im Bereich des Drehgelenks vermieden wird. Dabei wird gleichzeitig die durch den Unfall entstehende kinetische Energie zwischen den beiden Wellenabschnitten durch den deformierbaren Füllkörper aufgenommen, wobei der zweite Wellenabschnitt, je nach Höhe der kinetischen Energie, weit in den ersten Wellenabschnitt eingeschoben werden kann. Dem Zerlegen vorgeschaltet bzw. parallelgeschaltet kann ein Zerstören einzelner Bauteile sein, nachdem ein Schwellwert von auf die Längsantriebswelle einwirkender maximaler Axialkraft überschritten ist. Durch unterschiedliche Ausführungsformen des Füllkörpers lassen sich verschiedene Absorptionscharakteristika erzielen, wie sie zur Abstimmung des Fahrzeugcrashverhaltens wichtig sind.

Vorzugsweise ist der Füllkörper aus einem Industrieschaum hergestellt. Dabei kann der Füllkörper sowohl elastisch als auch plastisch verformbar gestaltet sein.

Eine zweite Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht gemäß Anspruch 5 in einer mehrteiligen Längsantriebswelle zum Ubertragen eines Drehmoments im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ersten Wellenabschnitt mit einem Wellenrohr mit einem Innendurchmesser, einen zweiten Wellenabschnitt mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Wellenrohrs, sowie ein die beiden Wellenabschnitte verbindendes Drehgelenk, welches ein mit dem ersten Wellenabschnitt fest verbundenes Gelenkaußenteil, ein mit einem an den zweiten Wellenabschnitt angesetzten Zapfen fest verbundenes Gelenkinnenteil sowie drehmomentübertragende Kugeln aufweist, wobei das Drehgelenk bei einer Axialkraft zerlegbar ist, die die beiden Wellenabschnitte schadensfrei aufnehmen können, wobei der erste und der zweite Wellenabschnitt – nach einem Zerlegen des Drehgelenks aufgrund Axialkraft – ineinanderschiebbar sind und wobei in dem Wellenrohr ein Verschiebeelement zum Absorbieren von kinetischer Energie beim ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte einsitzt, das einen von dem zweiten Wellenabschnitt beaufschlagbaren Boden und zumindest einen Reibring zum Beaufschlagen des Wellenrohrs aufweist. Diese Ausführungsform mit Verschiebeelement zum Absorbieren von kinetischer Energie bietet dieselben Vorteile wie die oben genannte Lösung mit Füllkörper. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verschiebeelement mit Preßpassung in dem Wellenrohr gehalten. Dabei ist das Verschiebeelement derart gestaltet, daß der zumindest eine Reibring beim Auftreffen des zweiten Wellenabschnitts auf den Boden des Verschiebeelements nach radial außen verformbar ist. Auf diese Weise wird der Reibring an die Rohrwandung gedrückt und bewegt sich beim ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte reibend in der Rohrwandung, wodurch kinetische Energie abgebaut wird. Vorzugsweise ist der Boden in Richtung zum zweiten Wellenabschnitt konvex gestaltet.

Eine dritte erfindungsgemäße Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht gemäß Anspruch 10 in einer mehrteiligen Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ersten Wellenabschnitt mit einem Wellenrohr mit einem Innendurchmesser, einen zweiten Wellenabschnitt mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Wellenrohrs, sowie ein die beiden Wellenabschnitte verbindendes Drehgelenk, welches ein mit dem ersten Wellenabschnitt fest verbundenes Gelenkaußenteil, ein mit einem an den zweiten Wellenabschnitt angesetzten Zapfen fest verbundenes Gelenkinnenteil sowie drehmomentübertragende Kugeln aufweist, wobei das Drehgelenk bei einer Axialkraft zerlegbar ist, die die beiden Wellenabschnitte schadensfrei aufnehmen können, wobei der erste und der zweite Wellenabschnitt – nach einem Zerlegen des Drehgelenks aufgrund Axialkraft – ineinanderschiebbar sind und wobei in dem Wellenrohr eine Verschiebeanordnung zum Absorbieren von kinetischer Energie beim Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte einsitzt, die ein mit dem Wellenrohr verbundenes Trägerelement sowie zumindest ein mit dem Trägerelement verbundenes Reibelement umfaßt, das eine von dem zweiten Wellenabschnitt beaufschlagbare Aufschlagfläche und zumindest eine Reibfläche zum Beaufschlagen des Wellenrohres aufweist. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Verschiebeanordnung bietet dieselben Vorteile wie die oben genannten Ausführungsformen mit Füllkörper bzw. Verschiebeelement. Beim Einschieben des zweiten Wellenabschnitts in den ersten Wellenabschnitt nach einem Unfall wird das Reibelement betätigt und beaufschlagt mit der Reibfläche das Wellenrohr des ersten Wellenabschnitts.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Trägerelement der Verschiebeanordnung mit Preßpassung in dem ersten Wellenabschnitt einsitzt. Dabei ist die Verschiebeanordnung derart gestaltet, daß das Reibelement beim Aufschlagen des zweiten Wellenabschnitts so verformt wird, daß sich ein wesentlich höherer Verschiebewiderstand ergibt, als er anfänglich zum Einbringen der Verschiebeanordnung in das Wellenrohr nötig ist.

Nach einer ersten Variante der dritten Ausführungsform sind das Trägerelement und das zumindest eine Reibelement im wesentlichen topfförmig gestaltet und weisen einen dem zweiten Wellenabschnitt zugewandten Boden und einen kegeligen Mantelabschnitt auf, wobei das Reibelement in Richtung zum zweiten Wellenabschnitt auf dem Trägerelement aufsitzt. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der kegelige Mantelabschnitt des Reibelements mehrere Längsschlitze auf, wobei die so gebildeten Flügel, welche die Reibflächen umfassen, mit der kegeligen Mantelfläche des Trägerelements in Anlage sind. Durch Aufprall des zweiten Wellenabschnitts auf das Reibelement wird dieses in Richtung erstes Trägerelement verschoben, so daß die Flügel an der kegeligen Mantelfläche des Trägerelements nach radial außen abgleiten und die Reibflächen des Reibelements selbstverstärkend an die Rohrwandung des Wellenrohres gepreßt werden. Durch weiteres Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte wird der erste Wellenabschnitt über die Länge des axialen Verschiebeweges nach radial außen verformt, wobei kinetische Energie abgebaut wird.

Nach einer zweiten Variante der Ausführungsform mit Verschiebeanordnung weist das Trägerelement mehrere Bohrungen, deren Achsen die Längsachse in Richtung zum zweiten Wellenabschnitt schneiden, sowie je Bohrung ein Reibelement in Form eines hierin festgesetzten, durch kurzen Impuls jedoch verschiebbar einsetzenden Stifts auf, wobei die dem zweiten Wellenabschnitt zugewandten Enden der Stifte jeweils die Aufschlagflächen bilden und die entgegengesetzten Enden die Reibflächen umfassen. Es ist vorgesehen, daß die Stifte mit dem Reibelement mittels Schweißen befestigt sind, wobei die Schweißnähte beim Auftreffen des zweiten Wellenabschnitts auf die Anschlagflächen losbrechen. Das Funktionsprinzip dieser Variante ist ähnlich mit dem der ersten Variante der Verschiebeanordnung. Durch Aufprall des zweiten Wellenabschnitts auf die Stifte werden diese von dem Trägerelement losgebrochen und axial in Richtung zur ersten Welle und gleichzeitig nach radial außen verschoben. Dabei verformen sie die Rohrwandung des Wellenrohres erheblich, so daß bei weiterem Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte kinetische Energie im wesentlichen in Verformungsenergie umgewandelt wird. Vorzugsweise sind drei Reibelemente in Form von Stiften vorgesehen, die gleichzeitig betätigt werden.

Die Drehgelenke aller drei erfindungsgemäßer Lösungen sind vorzugsweise in Form von Gleichlauffestgelenken gestaltet. Dabei können die Gleichlauffestgelenke auch einen die Kugeln in der winkelhalbierenden Ebene haltenden Käfig aufweisen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt
1 eine mehrteilige Längsantriebswelle gemäß dem Stand der Technik im Längsschnitt;
2 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen mehrteiligen Längsantriebswelle mit Füllkörper im Längsschnitt;
3 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen mehrteiligen Längsantriebswelle mit einem topfförmigen Verschiebeelement im Längsschnitt;
4 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen mehrteiligen Längsantriebswelle mit Verschiebeanordnung mit zwei Topfelementen im Längsschnitt und
5 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen mehrteiligen Längsantriebswelle mit Verschiebeanordnung mit drei Stiften im Längsschnitt.
In 1 ist eine Längsantriebswelle 1 mit einem Zwischenlager 2, wie sie beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung eines Drehmoments vom Schaltgetriebe auf das Achsdifferential verwendet wird, in gestreckter Lage zu der Längsachse X dargestellt. Die Längsantriebswelle 1 umfaßt einen ersten Wellenabschnitt 3 und einen zweiten Wellenabschnitt 4, welche mittels eines Drehgelenks 5 miteinander verbunden sind. Das Drehgelenk 5 ist in Form eines Gleichlauffestgelenks gestaltet und weist ein Gelenkaußenteil 6 mit äußeren Kugelbahnen, ein Gelenkinnenteil 7 mit inneren Kugelbahnen, jeweils in einem Paar der einander gegenüberliegenden äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen geführte drehmomentübertragende Kugeln 8 sowie einen die Kugeln 8 in der winkelhalbierenden Ebene haltenden Kugelkäfig 9.
Das Gelenkaußenteil 6 ist mit einem Wellenrohr 11 des ersten Wellenabschnitts 3 fest verbunden und das Gelenkinnenteil 7 ist mit einem Zapfen 12 des zweiten Wellenabschnitts 4 fest verbunden. Axial benachbart zum Drehgelenk 5 ist das Zwischenlager 2 mit Dämpfungskörper 19 angeordnet, in dem die Längsantriebswelle 1 an die Fahrzeugkarosserie angeschlossen wird. Dabei ist die Längsantriebswelle 1 mittels eines Wälzlagers 17, das auf einem Lagerabschnitt 18 des zweiten Wellenabschnitts 4 im Zwischenlager 2 aufgezogen ist, drehbar gelagert. Der größte Außendurchmesser D des zweiten Wellenabschnitts 4 ist kleiner als der Innendurchmesser d des Wellenrohrs 11, so daß bei einem Unfall nach einem Zerlegen des Drehgelenks 5 ein Verkürzen der Längsantriebswelle 1 durch Einschieben des zweiten Wellenabschnitts 4, geführt durch einen in das Gelenkaußenteil 6 eintretenden Einführkonus 10, teleskopartig und nahezu kraftfrei in das Wellenrohr 11 des ersten Wellenabschnitts 3 erfolgen kann. An ihren Enden weist die Längsantriebswelle 1 Gleichlaufgelenke 13, 14 in Form von Verschiebegelenken auf, welche zum Anschluß an ein nicht dargestelltes Schaltgetriebe bzw. an ein nicht dargestelltes Achsdifferential des Kraftfahrzeuges dienen. Die Verschiebegelenke sind mittels Dichtungsanordnungen 15, 16 gegenüber der Umgebung abgedichtet, so daß ein Eindringen von Schmutz in die bzw. ein Austreten von Schmiermittel aus den Gelenkräumen verhindert wird.
In 2 ist eine Längsantriebswelle einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Füllkörper ersichtlich. Aufbau und Funktionsweise entsprechen in weiten Teilen der Längsantriebswelle aus 1. Insofern wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern mit dem Index 1 versehen. Gezeigt ist eine erfindungsgemäße Längsantriebswelle nach einem Unfall, d. h. nachdem das Drehgelenk zerlegt worden ist und während der zweite Wellenabschnitt 4₁ in den ersten Wellenabschnitt 3₁ eingeschoben wird. In dem ersten Wellenabschnitt 3₁ ist ein Füllkörper 21 angeordnet, welcher das Wellenrohr 11₁ teilweise ausfüllt und an einem Boden 22 des ersten Wellenabschnitts 3₁ abgestützt ist. Dieser Füllkörper 21, welcher beispielsweise ein ausgehärteter Industrieschaum sein kann, dient zum Absorbieren der bei dem Unfall zu vernichtenden kinetischen Energie der mit dem ersten Wellenabschnitt 3₁ verbundenen Massen gegenüber dem zweiten Wellenabschnitt 4₁ . Dabei dringt der Zapfen 12₁ in den Füllkörper 21 ein, welcher sich, je nach Material, unter Aufnahme von kinetischer Energie plastisch und/oder elastisch verformt.
In 3 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Längsantriebswelle in einem Zustand nach dem Zerlegen des Drehgelenks und vor dem vollständigen Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte teilweise dargestellt. Aufbau und Funktionsweise entsprechen weitgehend derjenigen aus 1 bzw. 2, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern mit dem Index 2 versehen. Anstelle des Füllkörpers aus 2 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Verschiebeelement 23 vorgesehen, welches zunächst fest in dem Wellenrohr 11₂ des zweiten Wellenabschnitts 3₂ einsitzt. Das Verschiebeelement 23 ist im wesentlichen topfförmig gestaltet und weist einen Boden 24 sowie einen sich daran anschließenden Reibring 25 auf.
Der Boden 24 ist in Richtung zum zweiten Wellenabschnitt 4₂ konvex gestaltet, so daß der Reibring 25 beim Auftreffen des Zapfens 12₂ auf den Boden 24 nach radial außen gedrückt wird. Auf diese Weise wird das Wellenrohr 11₂ nach radial außen beansprucht. Beim weiteren Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte 3₂ , 4₂ schiebt der Zapfen 12₂ das Verschiebeelement 23 tiefer in das Wellenrohr 11₂ hinein, welches somit entlang des axialen Verschiebeweges unter Aufnahme von kinetischer Energie reibend verschoben wird. Das Verschiebeelement 23 kann mit seinem Reibring 25 beispielsweise mittels Preßpassung bei der Montage der mehrteiligen Längsantriebswelle in das Wellenrohr 11₂ hineingeschoben sein. Es ist vorzugsweise umformend aus Blech hergestellt. Die Verschiebeanordnung 26 ist etwa in der Mitte des Wellenrohres 11₂ angeordnet, so daß ein Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte 3₂ und 4₂ bis dorthin nahezu kraftfrei und ab diesem Punkt unter Aufnahme von kinetischer Energie erfolgt.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Längsantriebswelle, welche teilweise dargestellt ist und einen Zustand nach dem Zerlegen des Drehgelenks und vor dem vollständigen Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte 3₃ und 4₃ zeigt. Aufbau und Funktionsweise entsprechen weitestgehend den obigen Ausführungsformen, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen mit dem Index 3 versehen. Anstelle des einteiligen Verschiebeelements aus 3 ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine zweiteilige Verschiebeanordnung 26 vorgesehen, welche ein Trägerelement 27 sowie ein darauf aufsitzendes Reibelement 28 umfaßt. Das Trägerelement 27 ist beispielsweise mittels Preßsitz fest mit dem Wellenrohr 11₃ verbunden. Trägerelement 27 und Reibelement 28 sind topfförmig gestaltet und umfassen jeweils einen dem zweiten Wellenabschnitt 4₃ zugewandten Boden 29, 30 sowie einen sich daran anschließenden kegeligen Mantelabschnitt 31, 32. Dabei bildet der Boden 30 des Reibelements 28 eine Aufschlagfläche 20, die vom Zapfen 12₃ beaufschlagbar ist. Der Mantelabschnitt 32 des Reibelements 28 ist axial länger als der Mantelabschnitt 31 des Trägerelements 27 gestaltet, so daß das Reibelement 28 mit radialem Abstand auf dem Trägerelement 27 gehalten ist. Das Reibelement 28 hat in seinem Mantelabschnitt 32 regelmäßig umfangsverteilt mehrere Längsschlitze 33, welche sich bis zur radial äußersten Umfangskante erstrecken und so mehrere Flügel mit Reibflächen 40 bilden. Beim Auftreffen des Zapfens 12₃ auf den Boden 30 des Reibelements 28 wird dieses axial in Richtung zum Trägerelement 27 verschoben, wobei die Flügel auf dem Mantelabschnitt 31 abgleiten und sich radial außen zwischen den Mantelabschnitt 31 und das Wellenrohr 11₃ schieben. Auf diese Weise wird das Wellenrohr 11₃ nach außen stark beansprucht und verformt, wodurch kinetische Energie aufgenommen wird. Beim weiteren Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte 3₃ und 4₃ wird die Verschiebeanordnung 26 tiefer in das Wellenrohr 11₃ hineingeschoben, welches dabei plastisch verformt wird und dabei kinetische Energie abbaut. Die Verschiebeanordnung 26 ist etwa in der Mitte des Wellenrohres 11₃ angeordnet, so daß ein Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte 3₃ und 4₃ bis dorthin nahezu kraftfrei und ab diesem Punkt unter Aufnahme von kinetischer Energie erfolgt.
In 5 ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Längsantriebswelle teilweise dargestellt. Diese stimmt in weiten Teilen mit den Ausführungsformen aus den obigen Figuren überein, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern mit dem Index 4 versehen. Im Unterschied zur Variante mit einer topfförmigen Verschiebeanordnung nach 4 umfaßt die vorliegende Variante eine Verschiebeanordnung 35 mit einem Trägerelement 36 und drei darin befestigten Reibelementen, welche in Form von Stiften 37 gestaltet sind. Das Trägerelement 36 ist beispielsweise mittels Preßpassung in das Wellenrohr 11₄ eingesetzt. Es ist ein aus Blech hergestelltes Umformteil mit einer zylindrischen Mantelfläche. In dem Trägerelement 36 sind Bohrungen 34 vorgesehen, in denen die Stifte 37 auf zur Längsachse X₄ der Längsantriebswelle winkligen Achsen gehalten sind. Dabei sind die Stifte 37 mit dem Trägerelement 36, beispielsweise mittels Schweißen, fest verbunden und können sich nach Überwinden der Verbindungskraft in den Bohrungen 34 verschieben. Die dem zweiten Wellenabschnitt 4₄ zugewandten Enden der Stifte bilden jeweils Aufschlagflächen 38, die vom Zapfen 12₄ beaufschlagbar sind. Beim Auftreffen des Zapfens 12₄ auf die Stifte 37 löst sich die Schweißverbindung und die Stifte 37 werden in den Bohrungen des Trägerelements 36 geführt und axial in Richtung Drehgelenk 13₄ verschoben, so daß deren Reibflächen 39 radial in das Wellenrohr 11₄ eindringen und dieses ausbeulen. Beim weiteren Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte 3₁ , 4₁ und Kontakt des Zapfens 12₄ mit dem Trägerelement 36 wird dann die gesamte Verschiebeanordnung 35 tiefer in das Wellenrohr 11₄ hineingeschoben. Dabei erzeugen die radial über die Innenkontur des Wellenrohres 11₄ hinausragenden Stifte 37 unter Aufnahme von kinetischer Energie Furchen in dem Wellenrohr 11₄ .

1: Längsantriebswelle
2: Zwischenlager
3: erster Wellenabschnitt
4: zweiter Wellenabschnitt
5: Drehgelenk
6: Gelenkaußenteil
7: Gelenkinnenteil
8: Kugel
9: Käfig
10: Einführkonus
11: Wellenrohr
12: Zapfen
13: Gleichlaufgelenk
14: Gleichlaufgelenk
15: Dichtungsanordnung
16: Dichtungsanordnung
17: Wälzlager
18: Lagerabschnitt
19: Dämpfungskörper
20: Aufschlagfläche
21: Füllkörper
22: Boden
23: Verschiebeelement
24: Boden
25: Reibring
26: Verschiebeanordnung
27: Trägerelement
28: Reibelement
29: Boden
30: Boden
31: Mantelabschnitt
32: Mantelabschnitt
33: Längsschlitz
34: Bohrung
35: Verschiebeanordnung
36: Trägerelement
37: Reibelement/Stift
38: Aufschlagfläche
39: Reibfläche
40: Reibfläche
X: Längsachse
d: Innendurchmesser
D: Außendurchmesser

Claims

Mehrteilige Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im 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), welches ein mit dem ersten Wellenabschnitt (3) fest verbundenes Gelenkaußenteil (6), ein mit einem an den zweiten Wellenabschnitt (4) angesetzten Zapfen (12) fest verbundenes Gelenkinnenteil (7) sowie drehmomentübertragende Kugeln (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 einem Zerlegen des Drehgelenks (5) aufgrund Axialkraft –ineinanderschiebbar sind und wobei in dem ersten Wellenabschnitt (3) ein deformierbarer Füllkörper (21) zum Absorbieren von kinetischer Energie beim Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte (3, 4) vorgesehen ist, wobei der Füllkörper (21) den ersten Wellenabschnitt (3) zumindest teilweise ausfüllt und an einem Boden (22) des ersten Wellenabschnitts (3) axial abgestützt ist
Wellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (21) aus einem Industrieschaum hergestellt ist.
Wellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (21) plastisch verformbar ist.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (21) durch einen Deckel verschlossen ist.
Mehrteilige Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im 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), welches ein mit dem ersten Wellenabschnitt (3) fest verbundenes Gelenkaußenteil (6), ein mit einem an den zweiten Wellenabschnitt (4) angesetzten Zapfen (12) fest verbundenes Ge lenkinnenteil (7) sowie drehmomentübertragende Kugeln (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 einem Zerlegen des Drehgelenks (5) aufgrund Axialkraft – ineinanderschiebbar sind und wobei in dem Wellenrohr (11) ein Verschiebeelement (23) zum Absorbieren von kinetischer Energie beim Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte (3, 4) einsitzt, das einen von dem zweiten Wellenabschnitt (4) beaufschlagbaren Boden (24) und zumindest einen Reibring (25) zum Beaufschlagen des Wellenrohrs (11) aufweist.
Wellenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Reibring (25) beim Auftreffen des zweiten Wellenabschnitts (4) auf den Boden (24) nach radial außen verformbar ist.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (24) in Richtung zum zweiten Wellenabschnitt (4) konvex gestaltet ist.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebelement (23) mit Preßpassung in dem ersten Wellenabschnitt (3) einsitzt.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeelement (23) ein aus Blech hergestelltes Formteil ist.
Mehrteilige Längsantriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments im 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), welches ein mit dem ersten Wellenabschnitt (3) fest verbundenes Gelenkaußenteil (6), ein mit einem an den zweiten Wellenabschnitt (4) angesetzten Zapfen (12) fest verbundenes Gelenkinnenteil (7) sowie drehmomentübertragende Kugeln (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 einem Zerlegen des Drehgelenks (5) aufgrund Axialkraft – ineinanderschiebbar sind und wobei in dem Wellenrohr (11) eine Verschiebeanordnung (26, 35) zum Absorbieren von kinetischer Energie beim Ineinanderschieben der beiden Wellenabschnitte (3, 4) einsitzt, die ein mit dem Wellenrohr (11) verbundenes Trägerelement (27, 36) sowie zumindest ein mit dem Trägerelement (27, 36) verbundenes Reibelement (28, 37) umfaßt, das eine von dem zweiten Wellenabschnitt (4) beaufschlagbare Aufschlagfläche (20, 38) und zumindest eine Reibfläche (39, 40) zum Beaufschlagen des Wellenrohres (11) aufweist.
Wellenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (27, 36) der Verschiebeanordnung (35) mit Preßpassung in dem Wellenrohr (11) einsitzt.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (27, 36) und/oder das Reibelement (28, 37) aus Blech hergestellte Formteile sind.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (27) und das zumindest eine Reibelement (28) im wesentlichen topfförmig gestaltet sind und einen dem zweiten Wellenabschnitt (4) zugewandten Boden (29, 30) und einen kegeligen Mantelabschnitt (31, 32) aufweisen, wobei das Reibelement (28) in Richtung zum zweiten Wellenabschnitt (4) auf dem Trägerelement (27) aufsitzt, wobei der Boden (30) des Reibelements (28) die Aufschlagfläche (20) umfaßt.
Wellenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Mantelabschnitt (32) des Reibelements (28) mehrere Längsschlitze (33) aufweist, wobei die so gebildeten Flügel, welche die Reibflächen (40) umfassen, mit dem kegeligen Mantelabschnitt (31) des Trägerelements (27) in Anlage sind.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (36) mehrere Bohrungen (34), deren Achsen die Längsachse (X) in Richtung zum zweiten Wellenabschnitt (4) schneiden, sowie je Bohrung (34) ein Reibelement (37) in Form eines fest einsitzenden Stiftes aufweist, wobei die dem zweiten Wellenabschnitt (4) zugewandten Enden der Stifte jeweils die Aufschlagflächen (38) bilden und die entgegengesetzten Enden die Reibflächen (39) umfassen.
Wellenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte in der Bohrung (34) verschiebbar gehalten sind.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte mit dem Reibelement (37) mittels Schweißen befestigt sind, wobei die Schweißnähte beim Auftreffen des zweiten Wellenabschnitts (4) auf die Anschlagflächen (38) losbrechen.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß drei Reibelemente (37) in Form von Stiften vorgesehen sind.
Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (5) in Form eines Gleichlauffestgelenks gestaltet ist.