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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Fahrzeugantriebswellen
und Gleichlaufgelenke, insbesondere verbesserte Antriebswellen und Antriebswellen,
die crashtauglich sind und zwei oder mehr separate Crash-Schutzmechanismen
aufweisen, durch die die Antriebswelle in kontrollierter, einstellbarer
und vorbestimmter Weise während
eines Aufprallereignisses eines Motorfahrzeugs ineinanderfährt.
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2. Hintergrund
der Erfindung
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Längsantriebswellen
zur Verwendung in Fahrzeugantriebssystemen sind aus dem Stand der Technik
hinlänglich
bekannt. In Abhängigkeit
von dem Antriebsstrangsystem im Fahrzeug kann die Antriebswelle
mehrteilig oder durchgehend einteilig sein. Antriebswellen werden
in der Regel zur Übertragung
von Drehmomenten und Drehkräften
auf die Hinterachse und die Hinterräder in Fahrzeugen mit einem
Allrad-, Vierrad- oder Hinterradantrieb verwendet. Sie können ebenfalls
in Fahrzeugen mit Vorderradantrieb und Vierradantrieb Verwendung
finden, um die erforderliche Kraft auf die vordere Antriebsachse
zu übertragen.
Die Antriebswellen werden in der Regel durch ein Zwischenlager gehalten,
das mit den nötigen
Haltevorrichtungen ausgestattet ist. Dadurch kann sich die Antriebswelle
drehen und die erforderliche Kraft auf die Vorder- oder Hinterachse
des Kraftfahrzeugs übertragen.
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In
den vergangenen Jahren entstand auch der Wunsch, daß die Antriebswelle
eines Kraftfahrzeugs ein proaktiveres Bauteil sein soll, das innerhalb
des Kraftfahrzeugs auf Crashtauglichkeit ausgelegt ist. Diese Crashtauglichkeit
muß mit
Antriebswellen einhergehen, die leichter, kostengünstiger
sowie leichter herzustellen und einzubauen sind. Was die Crashtauglichkeit
einer Antriebswelle betrifft, verkürzt und verformt sich der Wellenkörper während eines
Aufpralls des Fahrzeugs. Daher sollte die Antriebswelle aus Sicherheitsgründen auch
in der Lage sein, ihre Länge
während
eines Aufpralls bei oder unterhalb einer vorgegebenen Last zu verkürzen. Im Stand
der Technik wird diese Längenreduzierung
im allgemeinen durch ein teleskopartiges Ineinanderfahren der Antriebswelle
erreicht, um eine kürzere
Gesamtlänge
der Antriebswelle zu erhalten. Die Fähigkeit der Antriebswelle teleskopartig
ineinanderzufahren verhindert, daß die Antriebswelle ausknickt,
was zu einem Eindringen in die Fahrgastzelle oder zur Beschädigung von
Fahrzeugteilen in der nächsten Umgebung
der Antriebswelle führen
kann, wie z.B. des Benzintanks, der Antriebsachsen und anderer Komponenten
des Antriebsstrangs, etc. Einige der mehrteiligen Antriebswellen
aus dem Stand der Technik wurden so konstruiert, daß sie in
Abhängigkeit
von den Eigenschaften, die von der Abtriebswelle benötigt wurden
und der Energiemenge, die in der Antriebswelle absorbiert werden
mußte,
sowohl unter hohen Belastungen als auch unter geringen Belastungen
eine bestimmte Energiemenge aufnahmen. Viele Fahrzeuge aus dem Stand
der Technik sind in der Regel mit Knautschzonen ausgestattet, durch
die das Fahrzeug während
eines Aufpralls Energie in einer vorbestimmten Menge pro Zeiteinheit
absorbieren kann, um zu verhindern, daß diese Energie auf die Insassen
der Fahrgastzelle übertragen
wird. Die für
ein Zusammenschieben oder Ineinanderfahren der Antriebswelle erforderliche
Energiemenge ist die Energiemenge, die absorbiert wird, solange
das Ineinanderfahren anhält
und hat einen Einfluß auf
das Knautschzonenverhalten des Fahrzeugs während des Aufpralls.
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Einige
der Antriebswellen im Stand der Technik verformen sich unter bestimmten
Belastungsbedingungen, aber viele dieser Crash-Schutzmechanismen,
die in Antriebswellen integriert werden, sind oft zu komplex und
erhöhen
die Kosten für
Antriebswellen und Gleichlaufgelenke, so daß unrealistische Preise entstehen.
Außerdem
bereiten die Antriebswellen nach dem Stand der Technik Schwierigkeiten, wenn sie
für relativ
kleine Kollisions- oder Aufprallkräfte ausgelegt sind, da eine
starke und robuste Antriebswelle in heutigen Fahrzeugen für den täglichen Gebrauch
erforderlich ist. Zusammenschiebbare Antriebswellen nach dem Stand
der Technik neigen dazu, Energie einmalig aufzunehmen und, sobald
sie ineinandergefahren sind, keine weiteren Energie absorbierenden
Funktionen mehr ausüben
zu können, die
erforderlich sein können,
um die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs während eines Aufpralls weiter
zu schützen.
Es wird auch darauf hingewiesen, daß die zusammenschiebbaren Antriebswellen
auf zerlegbaren Gleichlaufgelenken beruhen können, die es ermöglichen,
daß das
Gelenkinnenteil und weitere Komponenten einer Antriebswelle durch
die Bohrung des Gelenkaußenteils
gestoßen
werden, um das Ineinanderfahren der Antriebswelle zur Aufnahme dieser
Energien bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
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Es
muß ebenfalls
erwähnt
werden, daß Antriebswellen
im Stand der Technik auch so ausgelegt sind, daß sie dynamisch Verschiebungen
oder Abstandsänderungen
zwischen dem Getriebe und dem Differential ausgleichen, die während des
Fahrens auftreten. Somit umfaßt
die Antriebswelle einen Abschnitt oder ein Bauteil, das sich in
Reaktion auf Relativbewegungen zwischen dem Getriebe und dem Differential
typischerweise entlang einer Längsachse der
Antriebswelle bewegt. Im allgemeinen wird die dynamische Längenänderung
in vielen Antriebswellen nach dem Stand der Technik durch die Verwendung
von Längsverzahnungselementen
erreicht, die normalerweise aus Eisen oder einem beliebigen anderen
kommerziell erhältlichen
Werkstoff hergestellt werden. Diese Längsverzahnungselemente werden typischerweise
durch Räumen
hergestellt und maschinell auf die jeweilige Länge der Elemente bearbeitet
und arbeiten ineinandergreifend zusammen, um zu ermöglichen
und/oder zu verursachen, daß sich
die Welle in Reaktion auf eine Drehung des Getriebes um eine Gelenkgabel
dreht, wodurch ermöglicht
wird, daß das
vom Getriebe erzeugte Drehmoment durch die Drehung der Gelenkgabel
selektiv auf ein Differential übertragen
werden kann. Dabei ist zu beachten, daß die Welle durch die innere
Keilverzahnung entlang der Längsachse
der Antriebswelle verschiebbar ist, wodurch die Antriebswelle die
Abstandsänderungen
zwischen dem Getriebe und dem Differential dynamisch ausgleichen
und die Antriebswelle entsprechend den jeweiligen Erfordernissen betrieben
werden kann.
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Aus
diesem Grund besteht in der Technik ein Bedarf an zusammenschiebbaren
mehrteiligen Antriebswellen, die so ausgelegt sind, daß sie während des
Aufpralls bestimmen können,
wann ein Kräfteprofil
vorliegt, das ein Ineinanderfahren erfordert und wie groß ein solches
Profil ist. Darüber
hinaus werden in der Technik Antriebswellen gebraucht, die leichter
einzubauen und herzustellen sind, die weniger Gewicht haben und
die die Kosten von Antriebswellen im Antriebsstrangsystem senken.
Ferner besteht in der Technik ein Bedarf an mehrteiligen zusammenschiebbaren
Antriebswellen, die zwei oder mehr separate Crash-Schutzmechanismen
aufweisen, durch die sie in einer kontrollierten, abstimmbaren und
vorbestimmten Weise während
eines Aufpralls teleskopartig ineinanderfahren. Dies trägt dazu bei,
daß Energie
zu mehreren Zeitpunkten während eines
Aufprallereignisses aufgenommen werden kann, während es hilft, die Unversehrtheit
der Konstruktion des Kraftfahrzeugs aufrechtzuerhalten. Es besteht
in der Technik auch der Bedarf, mehrteilige zusammenschiebbare Antriebswellen
im Zusammenhang mit einem Gleichlaufgelenk zu verwenden, das zerlegbar
ist, wodurch die Herstellungskosten und die Kosten für den Einbau
der Einheit in das Kraftfahrzeug gesenkt werden, während gleichzeitig die
Gefahr, die Sicherheitshülle
der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs während eines Aufprallereignisses
zu verletzen, verringert wird. Außerdem hat die Technik einen
Bedarf an mehrteiligen zusammenschiebbaren Antriebswellen, die verschiedene
Bauarten von Crash-Schutzmechanismen verwenden, die entweder in
dem vorderen Wellenabschnitt oder dem hinteren Wellenabschnitt oder
beiden Wellenabschnitten einer Antriebswelle in einem Kraftfahrzeug
vorgesehen sind. Diese verschiedenen Crash-Schutzmechanismen müssen auch selektiv einstellbar
sein, um während
bestimmter Zeitpunkte und bei spezifischen Belastungen eines Aufpralls
aktiviert zu werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Antriebswelle
für ein
Kraftfahrzeug vorzuschlagen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebswelle
bereitzustellen, die eine doppelte Bruchzone beinhaltet.
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Die
vorliegende Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, eine Antriebswelle
vorzuschlagen, die auf sichere und kontrollierte Weise während eines
Aufpralls ineinanderfährt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebswelle
bereitzustellen, die so gestaltet werden kann, daß sie Aufprallenergie
aufnehmen kann, während
sie gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit senkt, daß Bruchstücke oder
anderes Material in die Fahrgastzelle eindringen.
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Die
Erfindung hat ferner zur Aufgabe, eine Antriebswelle vorzuschlagen,
die so gestaltet und abgestimmt werden kann, daß sie die Crash-Charakteristika
des Fahrzeugs positiv mitgestaltet, einschließlich, aber ohne Begrenzung
darauf, der Aktivierung eines Crash-Mechanismus in der Antriebswelle, ohne
daß der
zweite Crash-Schutzmechanismus
in der Antriebswelle ausgelöst
wird.
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Außerdem ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebswelle bereitzustellen,
die einen maximalen Aufprallverschiebeweg hat, der den summierten
Gesamt-Aufprallverschiebewegen der einzelnen Crash-Schutzmechanismen
entspricht, wodurch ein größerer Aufprallverschiebeweg
möglich
wird.
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Darüber hinaus
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Antriebswelle
vorzusehen, die die NVH-Kennwerte verbessert und das Gewicht der
Antriebswelle im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verringert.
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Ferner
hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Antriebswelle bereitzustellen,
die individuell kürzere
Rohrabschnitte verwenden kann, aber dennoch ein großes Verschiebewegpotential
aufweist, indem zwei oder mehr Bereiche in den Antriebswellen-Crashzonen
ineinanderfahren.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Verwendung einer
Antriebswelle, die viele Abschnitte aufweist, die jeweils mit zumindest
einem oder mehr Crash-Schutzmechanismen
ausgestattet sind, die sich in jedem einzelnen Abschnitt der Antriebswelle
befinden, wodurch die Einstellbarkeit der Crashtauglichkeit und
der Absorptionscharakteristik der Antriebswelle im „Crash-Fall" für das Kraftfahrzeug
verbessert werden.
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Außerdem ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Crash-Schutzmechanismus
für eine
Antriebswelle vorzuschlagen, der unter größeren Biegemomenten ausgelöst werden
kann und der unter größeren Drehmomentanforderungen
aktiv wird.
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Um
die vorgenannten Aufgaben zu lösen, wird
eine verbesserte mehrteilige Antriebswelle mit mehreren Crash-Schutzmechanismen
offenbart. Die mehrteilige Antriebswelle umfaßt einen ersten Wellenabschnitt,
der über
ein Kardangelenk, ein Mittellager oder eine andere Art von Gelenk
mit einem zweiten Wellenabschnitt verbunden ist. Jeder der beiden Wellenabschnitte
ist in der Regel rohrförmig
und an seinen äußeren Enden über Kardangelenke
oder andere bekannte Gelenke mit Slip-Gelenkgabeln oder Flanschen verbunden,
an die sich dann ein Getriebe und/oder Differential anschließt. Der
erste Wellenabschnitt und der zweite Wellenabschnitt der mehrteiligen
Antriebswelle können
Längsbewegungen
zueinander ausführen
und dabei kann es sich um eine beliebige der vielen bekannten Typen
von Keilwellen handeln, wie z.B. Innenverzahnungen, Wellenrohre mit
Außenverzahnung,
Wellenrohr mit Muffeninnenverzahnung oder dergleichen, ohne darauf
beschränkt
zu sein. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß zu den anderen vorgesehenen
Ausführungen ein
zerlegbares Gleichlaufgelenk gehört,
das als Crash-Schutzmechanismus in der mehrteiligen Antriebswelle
verwendet wird. Es wird außerdem
darauf aufmerksam gemacht, daß auch
jede Kombination dieser beschriebenen Crash-Schutzmechanismen in der
mehrteiligen Antriebswelle verwendet werden kann.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß sie eine verbesserte Antriebswelle
für ein
Kraftfahrzeug bereitstellt.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie eine
Antriebswelle vorsieht, die eine zweifache Bruchzone aufweist.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die mehrteilige
Antriebswelle so gestaltet und abgestimmt ist, das sie die Anforderungen
von spezifischen Anwendungen im Fahrzeugbereich erfüllt.
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Die
vorliegende Erfindung hat außerdem
den Vorteil, daß die
Antriebswelle auf sichere und kontrollierte Weise während eines
Aufpralls ineinanderfährt, wodurch
weniger Bruchstücke
entstehen und in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs eindringen.
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Ein
weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist es, daß die mehrteilige
Antriebswelle so ausgelegt werden kann, daß sie Aufprallenergie absorbiert
und so abstimmbar ist, daß sie
die Crash-Charakteristika des Fahrzeugs positiv mitgestaltet.
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Die
vorliegende Erfindung hat darüber
hinaus den Vorteil, daß die
Antriebswelle in der Lage ist, nur einen Crash-Schutzmechanismus
zu aktivieren, wenn der andere Crash-Schutzmechanismus nicht ausgelöst wird.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die mehrteilige
Antriebswelle einen maximalen Aufprallverschiebeweg hat, der den kombinierten
Gesamt-Aufprallverschiebewegen jedes der Crash-Schutzmechanismen
entspricht, die hintereinanderliegend angeordnet sind, um einen größeren Aufprallverschiebeweg
zu erzeugen.
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Darüber hinaus
ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Antriebswelle
das Gewicht reduziert und die NVH-Kennwerte der Antriebswelle im
Kraftfahrzeug verbessert.
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Ferner
hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß die Antriebswelle mit relativ
kurzen Rohrabschnitten konstruiert werden kann, während sie dennoch
große
Verschiebeanforderungen erfüllen kann,
indem das Ineinanderfahren der Antriebswelle über zwei oder mehr Bereiche
der einzelnen Rohrabschnitte separat stattfindet.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen,
daß die
Antriebswelle bei Antriebswellen aus vier oder noch mehr Teilen
verwendet werden kann, indem ein oder mehr Crash-Schutzmechanismen
in jedem Wellenabschnitt oder Teil der mehrteiligen Antriebswelle
eingebaut sind.
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Schließlich ist
es ein weiterer Vorteil dieser Erfindung, daß die mehrteilige Antriebswelle
unter größeren Biegemomenten
betrieben und unter größeren Drehmomentanforderungen
aktiviert werden kann.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen deutlich,
wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer mehrteiligen Antriebswelle gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
einen Längsschnitt
durch die mehrteilige Antriebswelle nach 1 entlang
der Linie 2-2;
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3 zeigt
eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mehrteiligen
Antriebswelle;
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4 zeigt
einen Längsschnitt
durch die mehrteilige Antriebswelle nach 3 entlang
der Linie 4-4;
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5 zeigt
eine Seitenansicht einer mehrteiligen Antriebswelle in einer weiteren
alternativen Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 zeigt
einen Längsschnitt
durch die mehrteilige Antriebswelle nach 5 entlang
der Linie 6-6;
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7 zeigt
eine Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen mehrteiligen
Antriebswelle;
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8 zeigt
einen Längsschnitt
durch die mehrteilige Antriebswelle nach 7 entlang
der Linie 8-8;
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9 zeigt
eine Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen mehrteiligen
Antriebswelle;
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10 zeigt
einen Längsschnitt
durch die mehrteilige Antriebswelle nach 9 entlang
der Linie 9-9;
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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In
den Zeichnungen wird eine mehrteilige Antriebswelle 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Die mehrteilige crashtaugliche Antriebswelle 10 dient
zur Verwendung in jedem Antriebsstrangsystem, einschließlich Hinterradantriebssystemen,
Vorderradantriebssystemen, Allradantriebssystemen und Vierradantriebssystemen.
In der Regel wird die Antriebswelle 10 in einem Allrad-
oder Vierradantriebssystem oder einem Hinterradantriebssystem verwendet,
wobei die mehrteilige Antriebswelle 10 mit dem Getriebe
und einem Hinterachsdifferential verbunden ist. Die mehrteilige
Antriebswelle 10 ermöglicht
die Übertragung
von Drehmomenten und Drehzahlen vom Getriebe zum Differential und
anschließend über die
Achswellen auf die Fahrzeugräder.
Die mehrteilige Antriebswelle 10 ist im allgemeinen entlang
ihrer Achse gegenüber
ihren mehreren Teilen oder Wellenabschnitten beweglich, wodurch eine
Relativbewegung oder Längenabstandsänderung
zwischen dem Getriebe und dem Hinterachsdifferential im normalen
Fahrbetrieb möglich
und ausgeglichen wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die mehrteilige
Antriebswelle 10 mit einer beliebigen Vielzahl von bekannten
oder geplanten Crash-Schutzmechanismen verwendet werden kann, solange
es diese Crash-Schutzmechanismen ermöglichen, daß die Antriebswelle in einer
kontrollierten, abstimmbaren und vorbestimmten Weise während eines
Aufpralls des Kraftfahrzeugs teleskopartig ineinanderfährt oder
ihre Länge
axial verkürzt
wird. Zu diesen Crash-Schutzmechanismen gehören auch crashtaugliche Verschiebeverzahnungen,
crashtaugliche Gleichlaufgelenke, andere Crash-Schutz mechanismen,
crashtaugliche Anschläge
oder Schmierfettkappen, etc. sowie jeder andere bekannte oder geplante
Crash-Schutzmechanismus, der in eine mehrteilige Antriebswelle 10 integriert
werden kann. Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß die gleichen
Crash-Schutzmechanismen in eine mehrteilige Antriebswelle 10 zwischen
einem Getriebe und einem Frontdifferential für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb
oder einem Fahrzeug mit Allradantrieb integriert werden können.
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Die
vorstehende Erfindung kann in jedem beliebigen typischen Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Ein typischer Antriebsstrang
eines Motorfahrzeugs kann ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit
Allradantrieb sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Gleichlaufgelenke und
die mehrteilige Längsantriebswelle 10 der
vorliegenden Erfindung ebenso in Fahrzeugen mit Hinterradantrieb,
Vorderradantrieb, Allrad- und Vierradantrieb eingesetzt werden können. Der
Antriebsstrang umfaßt
typischerweise einen Motor, der mit einem Getriebe an einer Abtriebseinheit
verbunden ist. Der Antriebsstrang weist ein Vorderachsdifferential
auf und umfaßt
eine linke vordere Achswelle und eine rechte vordere Achswelle,
wobei jede von ihnen mit einem Rad verbunden ist, um Kraft auf die
Räder zu übertragen.
An beiden Enden der linken vorderen Achswelle und der rechten vorderen
Achswelle befinden sich Gleichlaufgelenke. Die Längsantriebswelle verbindet
das Vorderachsdifferential mit dem Hinterachsdifferential. Das Hinterachsdifferential
umfaßt eine
linke hintere Achswelle und eine rechte hintere Achswelle, wobei
jede an einem ihrer Enden mit einem Rad verbunden ist. Ein Gleichlaufgelenk
ist auf Seiten des Hinterachsdifferential an beiden Enden der linken
hinteren Achswelle und der rechten hinteren Achswelle vorgesehen.
Die Längsantriebswelle 10 ist
eine mehrteilige Antriebswelle, die eine Mehrzahl von Kardangelenken
und zumindest ein Hochgeschwindigkeitsgleichlaufgelenk umfaßt. Das Gleichlaufdrehgelenk
kann crashtauglich zerlegbar sein. Die Gleichlaufdrehgelenke übertragen
Kraft auf die Räder
und zu den Achswellenanordnungen, selbst wenn die Räder oder
die Welle aufgrund der Lenkung oder des Hebens oder Senkens der
Fahrzeugaufhängung
wechselnde Winkel zueinander haben. Bei den Gleichlaufdrehgelenken
kann es sich um jeden bekannten Standardtyp handeln, wie z.B. Tripodeverschiebegelenke,
Gelenke mit sich kreuzenden Bahnpaaren, Festgelenke, Tripodefestgelenke,
DO-Gelenke, zerlegbare Gelenke oder jedes andere bekannte Gleichlaufdrehgelenk.
Es wird darauf hingewie sen, daß die
vorgenannten Bezeichnungen hinlänglich
im Stand der Technik bekannt sind. Die Gleichlaufdrehgelenke bieten
eine Übertragung
von gleichförmigen
Drehzahlen unter Winkeln, die bei Normalbetrieb von Kraftfahrzeugen üblicherweise sowohl
an den Achswellenanordnungen als auch an den Längsantriebswellenanordnungen
dieser Fahrzeuge auftreten.
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Die 1 und 2 zeigen
eine mehrteilige zusammenschiebbare Längsantriebswelle 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Antriebswelle 10 dieser Ausführung ist
zwischen einem Getriebe und einem Hinterachsdifferential angeordnet,
wodurch sie eine hintere Längsantriebswelle
für ein
Kraftfahrzeug bildet. Die mehrteilige Antriebswelle 10 umfaßt eine Gelenkgabel
mit Längenausgleich 12 an
einem ihrer Enden. Die Gelenkgabel mit Längenausgleich 12 ist je
nach Gestaltungsanforderungen des Kraftfahrzeugs mit dem Getriebe
oder mit dem Hinterachsdifferential verbunden. Die Gelenkgabel mit
Längenausgleich 12 wird
mit einem ersten oder vorderen Abschnitt 14 der Antriebswelle 10 verbunden.
Der erste Wellenabschnitt 14 umfaßt ein Rohr 16, das
an einem Ende mit einem Kardangelenk oder einer anderen Art von
Gelenk 18 verbunden ist. Das Rohr 16 ist an dem
entgegengesetzten Ende mit einem crashtauglichen Gleichlaufgelenk 20 verbunden.
Das Rohr 16 ist entweder angeschweißt oder auf eine beliebige
andere Art und Weise fest mit dem Gleichlaufgelenk 20 und
dem Kardangelenk 18 verbunden. Das Gleichlaufgelenk 20 kann
irgendeines der bekannten Gelenkarten sein, ist jedoch in dieser
besonderen Ausführung
ein zerlegbares Gelenk. Das Gleichlaufgelenk 20 ist in
dieser Ausführung
mit einem Wellenzapfen 22 drehfest verbunden, der drehbar
an einem Mittellager 24 der mehrteiligen Gelenkwelle 10 gehalten
wird. Das Gleichlaufgelenk 20 umfaßt ein Gelenkaußenteil 26 mit
einem im allgemeinen ringförmigen Aussehen.
Das Gelenkaußenteil 26 weist
einen Absatz auf, an den eine Hülse 28 angeschweißt oder auf
eine andere Befestigungsart angebracht ist. Es wird darauf aufmerksam
gemacht, daß die
Hülse und das
Gelenkaußenteil
einstückig
ausgebildet sein können,
ohne daß ein
Schweißvorgang
oder andere Verbindungsmittel erforderlich sind. Das Gelenkaußenteil 26 besteht
in der Regel aus einem Stahlwerkstoff, es wird jedoch darauf hingewiesen,
daß auch jeder
andere Metallwerkstoff, harter Kunststoff, Verbund- oder Keramikwerkstoff
in Abhängigkeit
von den Gestaltungsanforderungen an das Gleichlaufgelenk und das
Fahrzeug verwendet werden kann.
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Ein
Kugelkäfig 30 ist
in einer Bohrung des Gelenkaußenteils
des Gleichlaufgelenks 20 angeordnet. Der Kugelkäfig 30 weist
eine Mehrzahl von Öffnungen
in seiner Oberfläche
auf. Ein Gelenkinnenteil 32 ist innerhalb des Kugelkäfigs 30 angeordnet
und umfaßt
eine Bohrung, die durch diesen hindurch verläuft. Die Bohrung weist eine
Mehrzahl von Keilnuten oder Zähnen
an ihrer Innenfläche
auf, die mit dem Wellenzapfen 22 in Eingriff gebracht werden.
Der Wellenzapfen 22 und das Gelenkinnenteil 32 sind drehfest
miteinander verbunden. Eine Mehrzahl von Drehmoment übertragenden
Kugeln 34 ist zwischen einer Innenfläche des Gelenkaußenteils 25 und
einer Außenfläche des
Gelenkinnenteils 32 angeordnet. Die Kugeln 34 sind
innerhalb der Öffnungen
des Kugelkäfigs 30 angeordnet,
um sicherzustellen, daß die Kugeln 34 innerhalb
der vorgesehenen Kugelbahnen auf dem Gelenkaußenteil 26 bzw. dem
Gelenkinnenteil 32 bleiben. Es wird darauf hingewiesen,
daß der Kugelkäfig 30,
die Kugeln 34 und das Gelenkinnenteil 32 in einer
Ausführung
jeweils aus einem Stahlwerkstoff bestehen, daß jedoch vorgesehen ist, andere Metallwerkstoffe,
Keramik, harter Kunststoff oder Verbundwerkstoffe bei diesen Teilen
innerhalb des Gleichlaufgelenks 20 zu verwenden.
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Eine
Manschettenabdeckung 36 ist an einem Ende des Gelenkaußenteils 26 durch
beliebige bekannte Sicherungsmittel befestigt. Die Manschettenabdeckung 36 hat
in der Regel ein hülsenartiges Aussehen
und kann in einem oder mehreren der Außenumfangskanäle des Gelenkaußenteils 26,
die sich auf der Außenfläche des
Gelenkaußenteils 26 befinden,
befestigt sein. Das entgegengesetzte Ende der Manschettenabdeckung 36 ist
mit einer Manschette 38 verbunden, die mit dem Wellenzapfen 22 am
anderen Ende davon in Kontakt ist. Die Manschette 38 besteht
vorzugsweise aus einem biegsamen Werkstoff, wie z.B. Urethan. Es
wird jedoch darauf aufmerksam gemacht, daß jeder beliebige andere biegsame
Werkstoff, wie z.B. Gummi, Kunststoff, Verbundwerkstoffe oder textile
Stoffe für
die Manschette verwendet werden können. Der Werkstoff muß hohe Temperaturen
und hohe Drehzahlen des Gleichlaufgelenks 20 aushalten
können,
während
er gleichzeitig biegsam bleibt, um alle Winkeländerungen des Gleichlaufgelenks 20 auszugleichen,
die durch Fahrveränderungen
des Kraftfahrzeugs entstehen. Das Gleichlaufgelenk 20 ist
dauergeschmiert. Im allgemeinen ist das Schmiermittel ein Fett,
das die sich drehenden In nenteile des Gleichlaufgelenks 20 schmiert,
wobei es auch die Temperatur innerhalb des Gelenks selbst senkt.
Mit dem der Manschettenabdeckung 36 entgegengesetzten Ende des
Gelenkaußenteils 26 ist
ein hohler Wellenrohrabschnitt 16 der mehrteiligen Antriebswelle 10 verbunden,
der entweder an das Gelenkaußenteil 26 angeschweißt oder
durch sonstige bekannte Mittel daran befestigt ist.
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Eine
Schmierfettkappe 40 ist ebenfalls innerhalb oder in der
Nähe eines
Schulterabschnitts des Gelenkaußenteils 26 angeordnet,
der einen sich nach radial innen erstreckenden Boden aufweist. In der
Regel ist die Schmierfettkappe 40 innerhalb des Schulterabschnitts
an der Innenfläche
des Gelenkaußenteil
anliegend angeordnet.
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Das
in 1 dargestellte Gleichlaufgelenk 20 ist
ein zerlegbares Gleichlaufgelenk, das in sich zusammenfällt, wenn
es mit einer vorbestimmten Axiallast beaufschlagt wird. Gelenkinnenteil 32,
Wellenzapfen 22, Kugelkäfig 30 und
die Drehmoment übertragenden
Kugeln 34 bewegen sich in Axialrichtung auf das mit der
Schmierfettkappe 40 versehene Ende des Gleichlaufgelenks
zu, wenn diese Axiallast anliegt. Der Wellenzapfen 22 und
das Gelenkinnenteil 32 werden als erste an der Schmierfettkappe 40 anschlagen
und sie durchbrechen oder aus der Verankerung reißen und
sich weiter in axialer Richtung durch die Bohrung des Gelenkaußenteils 26 bewegen,
wobei der Kugelkäfig 30 und
die Drehmoment übertragenden
Kugeln 34 hinter dem Wellenzapfen 22 und dem Gelenkinnenteil 32 folgen.
Dadurch kann das Gleichlaufgelenk 20 mit einem definierten
Kräfteprofil
gestaltet werden, um spezifische Crash-Profile zu erzeugen, die zur Verbesserung
und Steuerung der Crashtauglichkeit von Kraftfahrzeugen dienen. Es
wird darauf hingewiesen, daß das
Gelenkaußenteil 26 so
konstruiert sein kann, daß es
einstückig ausgeführt ist
und nicht aus zwei Teilen besteht, wobei ein separates Teil daran
angeschweißt
ist, wie oben beschrieben. Es wird auch darauf hingewiesen, daß das Gleichlaufgelenk 20,
das, wie vorstehend beschrieben, zerlegbar ist, zwar in dieser Ausführung verwendet
wird, daß jedoch
jedes beliebige andere zerlegbare Gleichlaufgelenk als Crash-Schutzmechanismus
in der hier beschriebenen mehrteiligen Antriebswelle verwendet werden
kann. Der Wellenzapfen 22 wird durch das Mittellager 24 an
dem Ende gehalten, das dem Rohr 16 des ersten Wellenabschnitts 14 entgegengesetzt
ist. Ein zweiter oder hinterer Ab schnitt 42 der mehrteiligen
Antriebswelle 10 ist mit dem Ende des Wellenzapfens 22 verbunden, das
dem zerlegbaren Gleichlaufgelenk 20 entgegengesetzt ist.
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Der
zweite oder hintere Wellenabschnitt 42 der zusammenschiebbaren
mehrteiligen Antriebswelle 10 umfaßt eine Verschiebehülse 44 mit
einer Keilnabenverzahnung 46, die mit einem Ende davon verbunden
ist. Es wird darauf hingewiesen, daß in der Regel die Verschiebehülse 44 und
die Keilnabenverzahnung 46 durch Schweißen verbunden sind, wobei jedoch
jede andere bekannte Befestigungsart verwendet werden kann. Die
Verschiebehülse 44 und die
Keilnabenverzahnung 46 sind im allgemeinen rohrförmig und
weisen einen vorbestimmten Durchmesser von etwa 1,27 Zentimeter
(0,5 Zoll) bis zu 25,4 Zentimeter (zehn Zoll) auf. Es wird darauf
aufmerksam gemacht, daß das
Rohr 16 im ersten Wellenabschnitt 14 ebenfalls einen Durchmesser
zwischen etwa 1,27 Zentimeter (0,5 Zoll) und 25,4 Zentimeter (zehn
Zoll) je nach Gestaltungsanforderung hat.
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Ferner
sei erwähnt,
daß in
Abhängigkeit
von den Konstruktionserfordernissen des Kraftfahrzeugs die Verschiebehülse 44,
die Keilnabenverzahnung 46, die Verschiebewelle und das
Rohr 16 aus jedem beliebigen Kohlenstoffstahl oder Eisenwerkstoff
oder sogar Aluminium zusammen mit jeder beliebigen Metallart, hartem
Kunststoff, Keramik- oder Verbundwerkstoffen bestehen kann. Die
Keilnabenverzahnung 46 ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt
und wird in der Regel aus einem Schmiedeteil hergestellt, dessen
Zähne durch
Räumen
erzeugt werden und durch Schweißen
oder eine andere bekannte Befestigungsart mit dem Ende der Verschiebehülse 44,
wie dargestellt, verbunden werden. Innerhalb der Keilnabenverzahnung 46 und
teilweise innerhalb der Verschiebehülse 44 ist eine rohrförmige Keilwellenverzahnung 48 angeordnet.
Auch die rohrförmige
Keilwellenverzahnung 48 ist so gestaltet, daß sie einen
Durchmesser von etwa 1,27 Zentimeter (0,5 Zoll) bis zu 25,4 Zentimeter
(zehn Zoll) aufweisen kann. Die rohrförmige Keilwellenverzahnung 48 umfaßt im allgemeinen
Zähne,
die direkt auf dem Rohr ausgebildet sind. Das entgegengesetzte Ende der
rohrförmigen
Keilwellenverzahnung 48 ist an einem Flansch oder einer
anderen Art von Gelenk 50 angeschweißt oder durch andere bekannte
Befestigungsmittel verbunden. Die Keilwellenverzahnung 48 weist
eine Mehrzahl von Keilnuten/Zähnen
auf, die auf deren Oberfläche
vorgesehen sind, während die
Keil nabenverzahnung 46 eine Mehrzahl von Keilnuten oder
Zähnen
aufweist, die auf einer Innenfläche
angeordnet sind, die aber auch so ausgebildet sein können, daß sich die
Zähne sowohl
auf der Außen-
als auch auf der Innenfläche
befinden, wobei die Keilnuten oder Zähne der Keilnabenverzahnung 48 in
Abhängigkeit
von dem Verfahren zur Erzeugung der Keilnuten auf den Rohrabschnitten
ebenfalls sowohl auf der Außen-
als auch auf der Innenfläche
vorgesehen sein können.
Die Keilwellenverzahnung 48 wird so in die Keilnabenverzahnung 46 eingesetzt und
dort angeordnet, daß die
Keilnuten der rohrförmigen
Keilwellenverzahnung 48 und die Keilnuten der Keilnabenverzahnung 46 zusammenwirken
und sich in Radialrichtung miteinander verbinden. Dabei ist eine
Axialbewegung und Einstellung der Antriebswelle 10 immer
noch möglich,
um jede Axialbewegung gegenüber
dem Hinterachsdifferential und dem Getriebe während des Betriebs des Kraftfahrzeugs
auszugleichen. Der Flansch 50 wird über ein Antriebszahnrad mit
dem Hinterachsdifferential oder dem Getriebe verbunden.
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Im
Betrieb kann die Antriebswelle 10 nach 1 so
abgestimmt werden, daß die
crashtaugliche Verschiebehülse
mit Keilnabenverzahnung 44, 46 am hinteren Wellenabschnitt 42 bei
einem Belastungszustand aktiviert wird, während das zerlegbare Gleichlaufgelenk 20 bei
einem zweiten Belastungszustand zerstört wird, wodurch mehrere Aufprallenergie
absorbierende Verfahren und Absorptionsraten möglich sind. Es sei auch angemerkt,
daß eine
Gestaltung vorgesehen ist, bei der das zerlegbare Gleichlaufgelenk 20 zuerst
zerstört
wird, während
die Verschiebehülse
mit Keilnabenverzahnung 44, 46 als zweites aktiviert
wird, oder die Reihenfolge kann umgekehrt werden, daß die Verschiebehülse mit
Keilnabenverzahnung 44, 46 zuerst aktiviert wird
und das zerlegbare Gleichlaufgelenk 20 als zweites gebrochen
wird, oder in einer weiteren geplanten Ausführung werden sowohl das zerlegbare
Gleichlaufgelenk 20 als auch die Verschiebehülse mit
Keilnabenverzahnung 44, 46 bei der gleichen Belastung
ausgelöst,
wodurch die Absorptionscharakteristik im „Crash-Fall" während eines
definierten Aufprallereignisses erhöht wird.
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Es
wird darauf aufmerksam gemacht, daß jeder Crash-Schutzmechanismus,
einschließlich
des crashtauglichen Gleichlaufgelenks 20 und der Verschiebehülse mit
Keilnabenverzahnung 44, 46, wie sie in 1 abgebildet
sind, so ausgelegt ist, daß jeder
einzelne Schutzmechanismus eine Zerleg-Charakteristik von einhundert
Millimetern hat. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Zerleg-Charakteristik
in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggröße und der Art
des erforderlichen Aufprallschutzes in einer Größenordnung von etwa zehn Millimetern
bis tausend Millimetern liegen kann.
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Es
wird auch angemerkt, daß die
Länge der Längsnuten
sowohl bei der Keilnabenverzahnung 46 als auch bei der
Keilwellenverzahnung 48 etwa 2,54 Zentimeter (1 Zoll) bis
76,2 Zentimeter (30 Zoll) betragen kann, wodurch mehr Spiel zwischen
den Rohrabschnitten während
der tatsächlichen
Fahrmanöver
des Fahrzeugs und während
Aufprallereignissen gegeben ist. Dies ermöglicht in Abhängigkeit
von der Gestaltung der eigentlichen Keilnuten, zu der der Winkel
zwischen jeder Keilnut und jeder beliebige Winkel einer Keilnut
entlang einer axialen Referenzlinie gehört, aber nicht darauf beschränkt ist,
eine größere Kontrolle
und bessere Aufprallenergie aufnehmende Techniken. Aus diesem Grund
können
die Keilnuten so ausgebildet sein, daß sie an einander gegenüberliegenden
Kanten geschrägt
sind, wodurch die Absorptionscharakteristik im „Crash-Fall" während des
Ineinanderfahrens des Crash-Schutzmechanismus
der Verschiebeverzahnung 46, 48 verbessert wird.
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Die 3 und 4 zeigen
eine alternative Ausführung
der mehrteiligen zusammenschiebbaren Antriebswelle 110 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Gleiche Ziffern bezeichnen dabei gleiche Bauteile. 3 weist
auch eine Slip-Gelenkgabel 112 auf, die je nach Gestaltungserfordernissen
der mehrteiligen Antriebswelle 10 mit einem Getriebe oder Hinterachsdifferential
verbunden ist. Ein Kardangelenk 118 ist mit der Slip-Gelenkgabel 112 an
einem Ende davon verbunden. Das entgegengesetzte Ende des Kardangelenks 118 ist
mit einem ersten oder vorderen Wellenabschnitt 114 der
mehrteiligen Antriebswelle 110 verbunden. Der erste Wellenabschnitt 114 der
mehrteiligen Antriebswelle 110 umfaßt einen Rohrabschnitt 116,
der mit dem Kardangelenk 118 an einem Ende und mit einem
zerlegbaren Gleichlaufgelenk 120 an dem entgegengesetzten
Ende des Rohres 116 verbunden ist. Es wird darauf aufmerksam gemacht,
daß das
Rohr 116 und das Gleichlaufgelenk 120 identisch
mit den oben beschriebenen sind und daß die gleichen Parameter für sie gelten.
An das Gleichlaufgelenk 120 schließt sich sodann ein Wellenzapfen 122 an.
Der Wellenzapfen 122 wird drehbar von einem Mittellager 124 gehalten.
Der Wellenzapfen 122 ist am entgegengesetzten Ende davon
mit einer rohrförmigen
Keilnabenverzahnung 105 verbunden. Die rohrförmige Keilnabenverzahnung 105 ist
angeschweißt
oder durch andere bekannte Befestigungsmittel mit dem Wellenzapfen 122 verbunden.
Das verbindende Gelenk ist in dieser Ausführung ein Mittellager. In der
rohrförmigen
Keilnabenverzahnung 105 sind Keilnuten ausgebildet, die
die gleichen Parameter aufweisen wie die oben für die Keilwellenverzahnung 48 oder
die Keilnabenverzahnung 46 beschriebenen, einschließlich jeder bekannten
Teilung, jedes bekannten Durchmessers zwischen den Zähnen der
Verzahnung und jedes bekannten dazugehörigen Winkels für jede Verzahnung zwischen
0 und 90 Grad. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß die Verzahnungen
jodierte Aluminiumabschnitte oder kalt umgeformte Keilnutenabschnitte aufweisen
können
oder die Verzahnung, soweit für die
Gestaltungserfordernisse nötig,
durch jegliche andere Verfahren gehärtet sein können.
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Eine
rohrförmige
Keilwellenverzahnung 148, wie sie oben für 1 beschrieben
wurde, ist innerhalb der rohrförmigen
Keilnabenverzahnung 105 angeordnet und ermöglicht eine
axiale Bewegung zwischen der Keilnabenverzahnung 105 und
der Keilwellenverzahnung 148, legt diese beiden Bauteile
jedoch in Drehrichtung zueinander fest. Die rohrförmige Keilwellenverzahnung 148 wird
durch Schweißen oder
jede beliebige andere bekannte Verbindungsart mit einem Flansch
150 am entgegengesetzten Ende davon verbunden. Diese alternative
Ausführung
der mehrteiligen Antriebswelle 110 arbeitet in der gleichen
Weise wie oben beschrieben, wobei in Abhängigkeit von den Erfordernissen
und Anforderungen, wie oben erörtert,
entweder einer der Crash-Schutzmechanismen im ersten und zweiten
Wellenabschnitt der mehrteiligen Antriebswelle 110 vor
dem anderen ausgelöst
wird oder daß beide
gleichzeitig aktiviert werden.
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Die 5 und 6 zeigen
noch eine weitere Ausführung
der mehrteiligen Antriebswelle 210 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gleiche Ziffern bezeichnen dabei gleiche Bauteile. In dieser Ausführung ist
eine Slip-Gelenkgabel 212 mit einem Universalkardangelenk 218,
an dessen einem Ende und der erste oder vordere Wellenabschnitt 214 mit
dem Universalkardangelenk 218 an dessen entgegengesetztem
Ende verbunden. Der erste Wellenabschnitt 214 umfaßt eine
rohrförmige
Keilwellenverzahnung 248, die am Kardangelenk 218 angeschweißt oder
durch sonstige bekannte Verbindungsmittel sicher befestigt ist.
Eine Keilnabenverzahnung 246 ist mit einer Verschiebehülse 244 so
verbunden, daß die
rohrförmige Keilwellenverzahnung 248 innerhalb
der Keilnabenverzahnung 246 angeordnet ist. Die Keilnabenverzahnung 244 ist
mit einem Ende eines Wellenzapfens 222 verbunden. Die Keilwellenverzahnung 248 ist
so in der Keilnabenverzahnung 246 angeordnet, daß eine Axialbewegung
zwischen der Keilnabenverzahnung 246 und der Keilwellenverzahnung 248 möglich ist,
aber keine Radialbewegung. Der Wellenzapfen 222 ist innerhalb
eines Mittellagers 224 der zusammenschiebbaren mehrteiligen
Antriebswelle 210 angeordnet. An dem entgegengesetzten
Ende des Wellenzapfens 222 ist ein zerlegbares Gleichlaufgelenk 220 vorgesehen.
Das zerlegbare Gleichlaufgelenk 220 weist einen Rohrabschnitt 216 auf, der
an dem Ende angeordnet ist, das dem Mittellager 224 entgegengesetzt
ist. Der Rohrabschnitt 216 ist weiterhin an seinem Ende,
das dem Gleichlaufgelenk 220 entgegengesetzt ist, mit einem
Flansch 250 verbunden, wobei sich daran je nach Gestaltungsanforderungen
des Kraftfahrzeugs ein Hinterachsdifferential oder Getriebe anschließt. Es wird
darauf hingewiesen, daß das
Gleichlaufgelenk 220 und der Rohrabschnitt 216 den
hinteren oder zweiten Wellenabschnitt 242 der mehrteiligen
Antriebswelle 210 darstellen. Die gleichen Parameter, wie
oben beschrieben, gelten auch für
das zerlegbare Gleichlaufgelenk und die Crash-Schutzsysteme aus Innen- und Außenverzahnungen.
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Die 7 und 8 zeigen
eine weitere alternative Ausführung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Gleiche Ziffern bezeichnen dabei gleiche Bauteile. Die
Ausführung
in 7 umfaßt
eine Slip-Gelenkgabel 312, die mit einem Kardangelenk 318 an dessen
einem Ende verbunden ist, sowie einen ersten oder vorderen Wellenabschnitt 214 der
mehrteiligen Antriebswelle 310 am entgegengesetzten Ende des
Kardangelenks 318. Der erste Wellenabschnitt 314 umfaßt eine
rohrförmige
Keilwellenverzahnung 348, die mit dem Ende des Kardangelenks
verbunden ist. Die Keilwellenverzahnung ist innerhalb einer rohrförmigen Keilnabenverzahnung 305 an
einem Ende davon angeordnet, während
das entgegengesetzte Ende der Keilnabenverzahnung 305 durch Schweißen oder
eine beliebige andere Befestigungsart mit einem Ende eines Wellenzapfens 322 verbunden
ist. Der Wellenzapfen 322 wird durch ein Mittellager 324 gehalten.
Der zweite oder hintere Wellenabschnitt 342 der mehrteiligen
Antriebswelle 310 wirkt mit dem Wellenzapfen 322 zusammen.
Der Wel lenzapfen 322 ist mit einem zerlegbaren Gleichlaufgelenk 320 an
dem Ende verbunden, das entgegengesetzt zur Keilnabenverzahnung 305 liegt.
Das crashtaugliche Gleichlaufgelenk 320, das zerlegbar ist,
ist mit einem Rohrabschnitt 316 an einem Ende davon verbunden,
während
das entgegengesetzte Ende des Rohrabschnitts 316 mit einem
Flansch 350 verbunden ist, an den sich je nach Gestaltungsanforderungen
der mehrteiligen Antriebswelle ein Hinterachsdifferential oder ein
Getriebe anschließt.
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Die 9 und 10 zeigen
noch eine weitere alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen mehrteiligen
Antriebswelle 410. Dabei bezeichnen gleiche Ziffern gleiche
Bauteile. Die mehrteilige Antriebswelle 410 umfaßt eine
Slip-Gelenkgabel 412, die entweder mit einem Getriebe oder
einem Differential an einem ihrer Enden verbunden ist. Das entgegengesetzte
Ende der Slip-Gelenkgabel 412 ist mit einem Universalkardangelenk 418.
Ein erster Wellenabschnitt 414 der mehrteiligen zusammenschiebbaren
Antriebswelle 410 ist mit dem entgegengesetzten Ende des
Kardangelenks 418 verbunden. Der erste Wellenabschnitt 414 der
zusammenschiebbaren mehrteiligen Antriebswelle 410 ist
am entgegengesetzten Ende davon mit einem Mittellager 424 verbunden.
An das Mittellager 424 schließt sich am entgegengesetzten
Ende davon ein zweiter oder hinterer Wellenabschnitt 442 der
zusammenschiebbaren mehrteiligen Antriebswelle 410 an und
erstreckt sich vom Mittellager 424 in die entgegengesetzte
Richtung. Der erste Wellenabschnitt der mehrteiligen zusammenschiebbaren
Antriebswelle 410 umfaßt
eine Verschiebehülse 444,
die mit dem Kardangelenk 418 durch Schweißen oder
jede sonstigen bekannten Befestigungsmittel verbunden ist. Eine
Keilnabenverzahnung 446 wird hergestellt und anschließend an ein
Ende der Verschiebehülse 444 angeschweißt oder
durch sonstige bekannte Befestigungsmittel angebracht. Eine Keilwellenverzahnung 448 wird
hergestellt und anschließend
innerhalb der Keilnabenverzahnung 446 an einem Ende davon
angeordnet, während
das entgegengesetzte Ende der Keilwellenverzahnung 448 an
ein Ende eines Wellenzapfens 422 angeschweißt oder
durch sonstige bekannte Befestigungsmittel angebracht wird. Der
Wellenzapfen 422 wird drehbar von einem Zwischenlager 424 gehalten.
Der Wellenzapfen 422 ist an seinem entgegengesetzten Ende
drehbar mit einem zerlegbaren Gleichlaufgelenk 420 verbunden.
Auf der entgegengesetzten Seite des zerlegbaren Gleichlaufgelenks 420 ist
ein Rohrabschnitt 416 befestigt. Der Rohrabschnitt 416 ist
an dem entgegengesetzten Ende mit einem Flansch 450 verbunden,
der in Abhängigkeit von
den Gestaltungserfordernissen der alternativen Ausführung der
zusammenschiebbaren mehrteiligen Antriebswelle 410 entweder
mit einem Hinterachsdifferential oder einem Getriebe verbunden ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß es
möglich ist,
eine Innen/Außen-Verschiebeverzahnung
an einem hinteren Kardangelenk anzubringen, das nicht in den vorstehenden
Ausführungen
dargestellt ist. Ferner sei erwähnt,
daß jede
Kombination aus rohrförmiger
Keilnabenverzahnungen 105 und Keilnabenverzahnungen 146 verwendet
werden kann und daß eine
von beiden je nach Gewichts-, Biegefrequenz und Platzbedarfserfordernissen
des Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen kann. Ferner ist anzumerken,
daß zerlegbare
Gleichlaufgelenk 20 sowohl im hinteren Wellenabschnitt
als auch im vorderen Wellenabschnitt der mehrteiligen zusammenschiebbaren
Antriebswelle 10, wie oben erörtert, verwendet werden können. Darüber hinaus
sei darauf hingewiesen, daß innere
und äußere Verschiebeverzahnungen
sowohl im vorderen Wellenabschnitt als auch im hinteren Wellenabschnitt
der mehrteiligen zusammenschiebbaren Antriebswelle 10 allein
verwendet werden können.
Jede Länge
der Längsnuten
und jeder Durchmesser der Rohrabschnitte sind gemäß der vorstehenden
Beschreibung geeignet. Außerdem
ist eine geeignete Winkelgestaltung bei den Verzahnungen zueinander
ebenfalls möglich,
um die Absorptionscharakteristik im „Crash-Fall" und andere Kennwerte
zu verbessern. Aus diesem Grund kann jeder der Crash-Schutzmechanismen,
d.h. das zerlegbare Gleichlaufgelenk 20 oder die Verschiebeverzahnung in
jeder Position des vorderen Wellenabschnitts oder des hinteren Wellenabschnitts
einer mehrteiligen Antriebswelle eingesetzt werden oder an jedem
Ende des vorderen oder hinteren Wellenabschnitts, d.h. getriebeseitig,
differentialseitig oder auf Seiten des Mittelgelenks der mehrteiligen
Antriebswelle. Weiterhin kann jedes der Crash-Schutzmechanismen
in jeder beliebigen Ausrichtung verwendet werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß bei
der in den Figuren dargestellten Antriebswelle ein zerlegbares Gleichlaufgelenk
und eine Verschiebeverzahnung in den verschiedenen Anordnungen zum
Einsatz kommt; aber diese Erfindung ist keinesfalls auf die dargestellten
Anordnungen beschränkt
und dies sind in der Tat nur einige der vielen vorgesehenen Auslegungsarten
für eine
mehrteilige Antriebswelle 10, die zu verschiedenen Zeitpunkten
und mit unterschiedlichen Absorptionscharakterika im „Crash-Fall" ineinanderfahren
bzw. zerlegt werden können.
Wie oben angegeben, können
ausschließlich
Verschiebeverzahnungen verwendet werden, es können ausschließlich zerlegbare
Gleichlaufgelenke eingesetzt werden oder es kann eine Kombination
daraus zum Einsatz kommen, wie anhand der Figuren beschrieben ist.
Es sollte auch daran gedacht werden, daß eine mehrteilige Antriebswelle
mehr als zwei Teilwellen haben kann und daß in einer vorgesehenen Ausführung in
jeder mehrteiligen Antriebswelle mindestens ein Crash-Schutzmechanismus
in jedem Wellenabschnitt der mehrteiligen Antriebswelle integriert ist.
In der mehrteiligen Antriebswelle mit zwei oder mehr Wellenabschnitten
ist vorgesehen, eine Kombination aus zerlegbaren Gleichlaufgelenken 20 zusammen
mit Verschiebeverzahnungen in einigen Ausführungsformen zu verwenden,
während
in einer anderen Ausführung
ausschließlich
Verschiebeverzahnungen eingesetzt werden oder gar nur Gleichlaufgelenke
in einer weiteren Ausführung
zum Einsatz kommen. Daher sind eine Vielzahl von Gestaltungen für eine mehrteilige
Antriebswelle mit vielen zusammenschiebbaren Wellenabschnitten als Crash-Schutzmechanismen
denkbar, die jede beliebige Anzahl von bekannten Crash-Schutzmechanismen
innerhalb der mehrteiligen Antriebswelle verwenden. Daher können ein
zerlegbares Gleichlaufgelenk oder eine Verschiebeverzahnung in einem vorderen
Wellenabschnitt einer mehrteiligen Antriebswelle vorgesehen sein,
während
der hintere Wellenabschnitt einer zweiteiligen mehrteiligen Antriebswelle
zwei zerlegbare Gleichlaufgelenke oder jede andere bekannte Anordnung
aufweist oder gar keine Crash-Schutzmechanismen beinhaltet.
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Die
Kräfte,
bei denen jeder Crash-Schutzmechanismus ausgelöst wird, können gemäß den Fahrzeugerfordernissen
folgendermaßen
abgestimmt werden, wie beispielsweise, aber nicht ausschließlich: 1)
die Kräfte
sind gleich groß;
2) eine der Kräfte ist
viel größer als
die andere; 3) eine der Kräfte
ist kleiner als die andere; 4) oder 5) eine der Kräfte ist viel
kleiner als die andere. Eine erfindungsgemäße Längsantriebswelle 10 kann
Crash-Schutzmechanismen zu vielen verschiedenen Zeitpunkten und
bei vielen verschiedenen Parametern auslösen, um ein abstimmbares Fahrzeug
zu ermöglichen,
das eine Vielzahl von Erfordernissen von Seiten der Automobilhersteller
erfüllen
kann. Die Crash-Schutzmechanismen können auch unter größeren Biegemomenten
aktiviert und unter größerer Drehmomentbelastung
ausgelöst
werden. Wenn zum Beispiel eine der vorstehend beschriebenen zweiteiligen
Antriebswellen einem Biegemoment und/oder Drehmoment ausgesetzt
ist, weist die Verschiebeverzahnung einen hohen Widerstand gegenüber einer
axialen Verschiebung auf. Das zerlegbare Gleichlaufgelenk wird deshalb
als erstes zerlegt werden, wodurch das Biegemoment der Antriebswelle
reduziert wird, wodurch sich der vordere Wellenabschnitt im Innern
des hinteren Wellenabschnitts drehen kann und das Drehmoment verringert.
Auf diese Weise kann die Rohrverzahnung bei einem Aufprall ineinanderfahren,
nachdem das Gleichlaufgelenk zerstört ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde beispielhaft beschrieben. Es versteht
sich, daß die
verwendete Terminologie der Beschreibung und nicht der Begrenzung
dient.
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Es
sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung
im Licht der obigen Lehre möglich.
Aus diesem Grund kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Schutzbereichs
der zugehörigen
Ansprüche
auch anders, als spezifisch beschrieben, praktiziert werden.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung betrifft eine mehrteilige Antriebswelle (10)
zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Die mehrteilige Antriebswelle
umfaßt
einen ersten oder vorderen Wellenabschnitt (42) sowie einen
zweiten oder hinteren Wellenabschnitt (14). Der erste Wellenabschnitt
umfaßt
einen ersten Crash-Schutzmechanismus in der Form einer Verschiebeverzahnung
(44, 46, 48). Der zweite Wellenabschnitt
umfaßt
einen zweiten Crash-Schutzmechanismus in der Form eines zerlegbaren
Gleichlaufgelenks (20). Die mehrteilige Antriebswelle kann
bei vorbestimmten Belastungen und zu vorbestimmten Zeitpunkten ineinanderfahren,
um eine abstimmbare Aufprallenergie aufnehmende Antriebswelle zur
Verwendung in Kraftfahrzeugen zu erreichen.