DE10065707A1

DE10065707A1 - Axial zusammenschiebbare Antriebswellenanordnung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE10065707A1
Application number: DE10065707A
Authority: DE
Inventors: Douglas E Breeze; James A Duggan
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2001-07-05
Also published as: US6368225B1; GB2357822A; BR0006285A; GB2357822B; GB0031714D0

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Antriebswellenanordnung zum Einsatz in einem Antriebsstrangsystem bereitgestellt, welches sich relativ einfach und kostengünstig durchführen läßt. Es ist ein inneres Antriebshohlwellenteil vorgesehen, welches einen Endabschnitt mit einer Außenfläche umfaßt. Auf ähnliche Weise ist ein anderes Antriebshohlwellenteil vorgesehen, welches einen Endabschnitt mit einer Innenfläche umfaßt. Eine Mehrzahl von axial verlaufenden Drähten (stabförmigen Teilen) ist entweder auf der Außenfläche des inneren Antriebshohlwellenteils oder auf der Innenfläche des äußeren Antriebshohlwellenteils angeordnet. Der Endabschnitt des äußeren Antriebshohlwellenteils ist um den Endabschnitt des inneren Antriebshohlwellenteils derart angeordnet, daß sich dazwischen ein überlappender Bereich ergibt. Wenigstens einer der Endabschnitte der inneren und der äußeren Antriebshohlwellenteile wird dann verformt, um die Drähte dazwischen zusammenzudrücken. Als Folge hiervon werden Ausnehmungen auf der Außenfläche des inneren Antriebshohlwellenteils und auf der Innenfläche des äußeren Antriebshohlwellenteils gebildet. Die Drähte arbeiten mit den Ausnehmungen zusammen, um eine relative axiale Bewegung und eine Drehbewegung zwischen dem inneren Antriebshohlwellenteil und dem äußeren Antriebshohlwellenteil während den normalen Betriebsbedingungen zu verhindern. Wenn jedoch eine relativ große axiale Kraft auf die Enden der teleskopartig ausgelegten Antriebswellen ...

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit Antriebsstrangsystemen zur Über tragung einer Drehenergie von einer Drehenergiequelle auf eine drehbar angetriebene Einrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine weiterentwickelte Antriebswellenanordnung zum Einsatz bei einem derartigen Antriebsstrangsystem, die axial zusammenschiebbar ist, wenn eine Kollision auftritt, um Energie zu absorbieren. Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen axial zusammenschiebbaren Antriebs wellenanordnung.

Drehmomentübertragende Wellen werden häufig zur Übertragung von Dreh energie von einer Drehenergiequelle auf eine drehbar angetriebene Einrichtung eingesetzt. Bei den meisten Landfahrzeugen beispielsweise, welche heutzuta ge im Einsatz sind, ist ein Antriebsstrangsystem zur Übertragung einer Dreh energie von einer Ausgangswelle einer Brennkraftmaschine/Getriebeanordnung auf eine Eingangswelle der Achsanordnung vorgesehen, um die Räder des Fahrzeugs drehanzutreiben. Um dies zu erreichen, umfaßt ein übliches Fahr zeugstrangsystem eine hohle zylindrische Antriebswelle bzw. Antriebshohlwel le. Ein erstes Universalgelenk ist als Verbindung zwischen der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine/Getriebeanordnung und einem ersten Ende der Antriebshohlwelle vorgesehen, während ein zweites Universalgelenk als Verbindung zwischen einem zweiten Ende der Antriebshohlwelle und der Eingangswelle der Achsanordnung vorgesehen ist. Universalgelenke stellen eine Drehantriebsverbindung von der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine/- Getriebeanordnung über die Antriebshohlwelle auf die Eingangswelle der Achsanordnung her, während zugleich eine begrenzte Größe einer abweichen den Ausrichtung zwischen den Drehachsen dieser drei Wellen ausgeglichen wird.

Gemäß einer Neuentwicklung auf dem Gebiet von Personenkraftwagen, für sportliche Zwecke einsetzbare Kraftwagen und Kleinomnibussen sowie weite ren Fahrzeuge wird die Auslegung der Komponenten eines solchen Fahrzeugs derart getroffen, daß bei einer Kollision Energie absorbiert werden kann, um hierdurch eine zusätzliche Sicherheit für im Fahrzeug befindliche Fahrzeugin sassen bereitzustellen. Als Teil dieser Entwicklung ist es bekannt, Antriebs strangsysteme von Fahrzeugen derart auszulegen, daß sie axial zusammen schiebbar sind, so daß Energie während einer Kollision absorbiert werden kann. Um dies zu erreichen, kann die Antriebshohlwelle als eine Anordnung aus einem ersten und einem zweiten Antriebswellenteil ausgelegt sein, welche miteinander zur Ausführung einer gemeinsamen Drehbewegung während des normalen Betriebs verbunden sind, welche sich aber in axialer Richtung relativ zueinander bewegen können, wenn eine relativ große axiale Kompressions kraft einwirkt, die beispielsweise bei einer Kollision auftreten kann. Eine Anzahl von unterschiedlichen Auslegungsformen derartiger axial zusammenschieb barer Antriebswellenanordnungen sind an sich bekannt.

Es hat sich als wünschenswert erwiesen, axial zusammenschiebbare Antriebs wellenanordnungen dieser allgemeinen Bauart derart auszulegen, daß eine vorbestimmte Kraftgröße erforderlich ist, um die relative axiale Bewegung zwischen den beiden Antriebswellenteilen einzuleiten. Ferner hat es sich als wünschenswert erwiesen, diese axial zusammenschiebbare Antriebswellen anordnung derart auszulegen, daß eine vorbestimmte Kraftgröße (welche in einigen Fällen konstant ist und in den anderen Fällen sich ändern kann) erforderlich ist, um die relative axiale Bewegung zwischen den beiden Antriebswellenteilen aufrecht zu erhalten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Herstellung derartiger axial zusammenschiebbarer Antriebswellenanordnungen in gewisser Weise schwierig und teuer ist, und daß sie insbesondere teurer als die Herstellung von üblichen nicht zusammenschiebbaren Antriebswellen anordnungen sind. Daher ist es erwünscht, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Antriebswellenanordnung zum Einsatz in einem Antriebs strangssystem bereitzustellen, welches relativ einfach auszuführen und kosten günstig zu verwirklichen ist.

Nach der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Antriebswellen anordnung zum Einsatz bei einem Antriebsstrangsystem bereitgestellt, welches relativ einfach durchzuführen und sich auf kostengünstige Weise verwirklichen läßt. Ein inneres Antriebshohlwellenteil ist vorgesehen, welches einen End abschnitt umfaßt, welcher eine äußere Fläche hat. In ähnlicher Weise ist ein äußeres Antriebshohlwellenteil vorgesehen, welches einen Endabschnitt umfaßt, welcher eine innere Fläche hat. Eine Mehrzahl von axial verlaufenden stabförmigen Teilen bzw. Drähten ist entweder auf der Außenfläche des inneren Antriebshohlwellenteils oder auf der Innenfläche des äußeren Antriebs hohlwellenteils vorgesehen. Der Endabschnitt des äußeren Antriebshohlwellen teils ist um den Endabschnitt des inneren Antriebshohlwellenteils derart an geordnet, daß sich dazwischen ein überlappender Bereich ergibt. Wenigstens ein Ende der Abschnitte der inneren und äußeren Antriebshohlwellenteile wird dann derart deformiert, daß die drahtförmigen Teile bzw. Stäbe dazwischen zusammengedrückt werden. Als Folge hiervon werden Ausnehmungen in der äußeren Fläche des Innenantriebshohlwellenteils und in der inneren Fläche des äußeren Antriebshohlwellenteils gebildet. Die drahtförmigen Teile arbeiten mit den Ausnehmungen zusammen, um eine relative Axialbewegung und Drehbewegung zwischen dem inneren Antriebshohlwellenteil und dem äußeren Antriebshohlwellenteil während des normalen Arbeitsbetriebes zu verhindern. Wenn jedoch eine relativ große axiale Kraft auf die Enden der teleskopartig ausgelegten Antriebswelle einwirkt, kann sich das innere Antriebshohlwellenteil axial in das äußere Antriebshohlwellenteil bewegen, um hierdurch die beiden Hohlwellenteile zusammen zu schieben und Energie zu absorbieren.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugantriebsstrangsystems, wel ches eine axial zusammenschiebbare Antriebswellenanordnung nach der Erfindung umfaßt,

Fig. 2 eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Teils der axial zusammenschiebbaren Antriebswellenanordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht der axial zusammenschiebbaren Antriebs wellenanordnung entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der axial zusammen schiebbaren Antriebswellenanordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Endes eines ersten Antriebs wellenhohlteils, welches eine Mehrzahl von Drähten bzw. Stäben hat, welche um dieses gemäß einer ersten bevorzugten Aus führungsform in Verbindung mit einem Drahthalter angeordnet sind,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform des Drahthalters nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Endansicht eines Teils der ersten bevorzugten Ausführungs form eines Drahthalters nach den Fig. 5 und 6,

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Teil einer zweiten bevorzugten Aus führungsform eines Drahthalters,

Fig. 9 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Komponenten der axial zusammenschiebbaren Antriebswellenanordnung in einem Anfangszustand der Montage,

Fig. 10 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Komponenten der axial zusammenschiebbaren Antriebswellenanordnung in einer Zwischenstufe bei der Montage, und

Fig. 11 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Komponenten der axial zusammenschiebbaren Antriebswellenanordnung in einem Endstadium der Montage.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung und insbesondere auf Fig. 1 ist ein Fahrzeugantriebsstrangsystem gezeigt, welches insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Dieses ist auf an sich übliche Weise ausgelegt. Das Antriebsstrangsystem 10 umfaßt ein Getriebe 12, welches eine Ausgangswelle (nicht gezeigt) um faßt, welche mit einer Eingangswelle (nicht gezeigt) einer Achsanordnung 14 über eine Antriebswellenanordnung 16 verbunden ist. Die Antriebswellenanord nung 16 umfaßt eine zusammenschiebbare Antriebswelle, welche insgesamt mit 18 bezeichnet und nach der Erfindung ausgelegt ist. Wie bei Fahrzeugan triebsstrangsystem üblich, sind die Getriebeausgangswelle und die Achsanord nungseingangswelle nicht koaxial ausgerichtet. Daher sind Universalgelenke 20 an den vorderen und hinteren Enden 22 der Antriebswelle 18 vorgesehen, um die Antriebswelle 18 unter einem Winkel mit der Ausgangswelle des Getriebes 12 und der Eingangswelle der Achsanordnung 14 drehbeweglich zu verbinden. Die Verbindungen zwischen den Enden 22 der Antriebswelle 18 und den Universalgelenken 20 erfolgt üblicherweise mittels endseitiger Ab schlußteile 24, welche an den Enden 22 der Antriebswelle 80 angebracht sind, und die beispielsweise von Rohrgabeln bzw. Kreuzgelenkgleitgabeln gebildet werden.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die zusammenschiebbare Antriebswelle 18 nach der Erfindung eine Anordnung, welche ein inneres Antriebswellenhohlteil 26 und ein äußeres Antriebswellenhohlteil 28 umfaßt. Sowohl das innere Antriebswellenhohlteil 26 als auch das äußere Antriebs wellenhohlteil 28 sind länglich ausgebildet und haben die Gestalt eines Zylin ders. Das innere Antriebswellenhohlteil 26 umfaßt einen Endabschnitt 30, welcher eine äußere Fläche 32 hat. In ähnlicher Weise hat das äußere An triebswellenhohlteil 28 einen Endabschnitt 34, welcher eine innere Fläche 36 hat. Das innere Antriebswellenhohlteil 26 und das äußere Antriebswellenhohl teil 28 können aus irgendwelchen geeigneten Materialien hergestellt sein. In typischer Weise sind sowohl das innere Antriebswellenhohlteil 26 als auch das äußere Antriebswellenhohlteil 28 aus einer Aluminiumlegierung oder Stahl ausgebildet. Jedoch kommen auch andere Materialien, wie faserverstärkte Verbundstoffe oder andere Kombinationen von metallischen oder nicht metalli schen Materialien in gleicher Weise in Betracht. Geeignete Verfahren zur Ausbildung des inneren Antriebshohlwellenteils 26 und des äußeren Antriebs hohlwellenteils 28 sind an sich auf diesem Gebiet bekannt.

Der Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 ist in dem End abschnitt 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 auf überlappende Weise oder teleskopartig aufgenommen. Insbesondere ist der Endabschnitt 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 um den Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 derart angeordnet, daß sich ein überlappender Bereich 38 ergibt. Der überlappende Bereich 38 hat eine beliebige Länge L, die geeignet ist, um eine zusammenschiebbare Antriebswelle 18 bereitzustel len, welche entsprechend den geforderten Drehmomentübertragungseigen schaften sowie Eigenschaften hinsichtlich des Zusammenschiebens ausgelegt ist. Vorzugsweise hat der überlappende Bereich 38 eine Länge L in einem Bereich von etwa 38,1 mm (1 1/2 inch) bis etwa 250 mm (10 inch) und ins besondere von etwa 38,1 mm (1 1/2 inch) bis etwa 114,3 mm (4 1/2 inch).

Wie in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von stabförmigen Teilen bzw. Drähten 40 zwischen der äußeren Fläche 32 des Endabschnitts 33 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 und der inneren Fläche des Endab schnitts 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 angeordnet. Die Drähte 40 sind bei einer bevorzugten Ausführungsform relativ kleine, massive zylindri sche Teile, welche sich wenigstens teilweise über die gesamte Länge und vorzugsweise alle über die gesamte Länge des überlappenden Bereichs 38 erstrecken. Unter der Bezeichnung "Draht" ist ein Teil zu verstehen, welches irgendeine gewünschte Form oder Größe hat. Bei der dargestellten bevorzug ten Ausführungsform sind die Drähte 40 axial bezüglich der inneren und äußeren Antriebshohlwellenteile 26 und 28 jeweils ausgerichtet. Es ist jedoch zu erwähnen, daß die Drähte 40 nicht notwendigerweise axial zu dem inneren Antriebswellenhohlteil 26 und dem äußeren Antriebswellenhohlteil 28 zu verlaufen brauchen. Wie am deutlichsten aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die Drähte 40 in Ausnehmungen 42 und 44 jeweils auf der äußeren Fläche 32 des Endabschnitts 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 und auf der inneren Fläche 36 des Endabschnitts 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 ausgebildet.

Die Drähte 40 arbeiten mit den Ausnehmungen 42 und 44 zusammen, um eine relative axiale Bewegung und Drehbewegung zwischen dem inneren Antriebs hohlwellenteil 26 und dem äußeren Antriebshohlwellenteil 28 während den normalen Betriebsbedingungen der zusammenschiebbaren Antriebswelle 18 zu verhindern. Wenn jedoch eine relativ große axiale Kraft auf die Enden der zusammenschiebbaren Antriebswelle 18 einwirkt, kann sich das innere An triebshohlwellenteil 26 axial in das äußere Antriebshohlwellenteil 28 bewegen, so daß diese Anordnung zusammengeschoben und hierdurch Energie ab sorbiert wird. Eine solche relative, axiale Bewegung wird dadurch bewerkstelligt, daß sich entweder das innere Antriebshohlwellenteil 26 und/oder das äußeren Antriebshohlwellenteil 28 verformt. In typischer Weise verformen sich die äußere Fläche 32 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 und die innere Fläche 36 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 beide an den axialen Enden der Ausnehmungen 42 und 44 während einer derartigen relativen axialen Bewegung der inneren und äußeren Antriebshohlwellenteile 26 und 28 zuein ander.

Wie vorstehend erwähnt worden ist, können die Drähte 40 derart ausgebildet sein, daß sie irgendeine gewünschte Gestalt und entsprechend gewünschte Abmessungen haben. Bei einer typischen Antriebswelle 18, welche einen Außendurchmesser von etwa 101,6 mm (4 inches) hat, können die Drähte 40 vorzugsweise einen Durchmesser innerhalb eines Bereiches von etwa 0,50 mm bis etwa 2,28 mm (0,02 inch bis etwa 0,09 inch), und insbesondere in einem Bereich von etwa 1,01 mm bis etwa 1,52 mm (etwa 0,04 bis etwa 0,04 inch) haben. Vorzugsweise ist die Anzahl der Drähte 40, welche um den überlappenden Bereich 38 angeordnet sind, in einem Bereich von etwa 80 bis etwa 90 und insbesondere in einem Bereich von etwa 30 bis etwa 50 als Verhältnis gewählt. Beispielsweise kann das innere Antriebshohlwellenteil 26 derart ausgebildet sein, daß es ein Außendurchmesser von etwa 101,6 mm (4 inches) hat, und die zusammenschiebbare Antriebswelle 18 umfaßt etwa vierzig Drähte 40, welche in regelmäßigen Abständen um den überlappenden Bereich 38 angeordnet sind.

Die Drähte 40 können aus irgendeinem geeigneten Material ausgebildet werden, um zu verhindern, daß im Normalzustand eine relative axiale Bewe gung und Drehbewegung zwischen dem inneren Antriebshohlwellenteil 26 und dem äußeren Antriebshohlwellenteil 28 während der normalen Betriebsbedin gungen der zusammenschiebbaren Antriebswelle 18 auftritt. Vorzugsweise sind die Drähte 40 aus einem harten metallischen Material, wie einem angelas senen rostfreien Stahl, hergestellt. Wenn die Drähte 40 aus einem anderen Material als das inneren Antriebshohlwellenteil 26 und/oder das äußere Antriebshohlwellenteil 28 hergestellt sind, sind die Drähte 40 vorzugsweise mit einer Beschichtung aus einem inerten Schutzmaterial, einem organischen Material, versehen, um eine galvanische Korrosion der Metalle im Einsatz zustand bei der Bildung des inneren Antriebshohlwellenteils 26 und des äuße ren Antriebshohlwellenteils 28 zu verhindern.

Die zusammenschiebbare Antriebswelle 18 kann auf irgendeine geeignete Weise hergestellt werden. Die Fig. 5 bis 11 jedoch zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine zusammenschiebbare Antriebswelle 18 gemäß den Fig. 1 bis 4. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird eine Mehrzahl von axial verlaufenden Drähten 40 zu Beginn um die äußere Fläche 32 des Endabschnitts 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 an geordnet. Alternativ kann eine Mehrzahl von axial verlaufenden Drähten 40 um die innere Fläche 36 des Endabschnitts 34 des äußeren Antriebshohlwellen teils 29 angeordnet werden. In jedem Fall können die Drähte 40 manuell auf der äußeren Fläche 32 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 angeordnet werden und dort mit Hilfe von geeigneten Mitteln, wie einem Klebstoff oder einem Klebeband, festgelegt werden.

Es wird jedoch bevorzugt, daß die Drähte 40 mittels eines Drahthalters festge halten sind. Eine erste bevorzugte Ausführungsform eines solchen Drahthalters ist mit 50 in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt. Wie dort gezeigt ist, kann der Drahthalter 50 in Form eines ebenen Streifens aus einem Material ausgebildet sein, welcher eine Mehrzahl von Schlitzen 52 hat, welche in dem Material streifen vorgesehen sind. Die Schlitze 52 sind derart bemessen und ausgelegt, daß sie in Reibschlußeingriff mit den Enden der Drähte 40 sind, so daß die Mehrzahl von derartigen Drähten 40 auf diesen Materialstreifen aus Handha bungs- und Vereinfachungsgründen hierdurch abgestützt wird. Der Drahthalter 50 und die Drähte 40 können um den Endabschnitt 30 des inneren Antriebs hohlwellenteils 26 nach Fig. 5 gewickelt werden, um die Drähte 40 um diesen Endabschnitt 30 anzuordnen. Eine alternativ bevorzugte Ausführungsform des Drahthalters 54 ist in der Fig. 8 gezeigt. Wie dort gezeigt ist, kann der Drahthalter 54 von einem Materialstreifen gebildet werden, welcher eine Mehrzahl von Öffnungen 56 hat, welche darin ausgebildet sind. Die Öffnungen 56 sind derart bemessen, daß sie in Reibschlußeingriff mit den Enden der Drähte 40 sind, so daß eine Mehrzahl von derartigen Drähten 40 aus Handhabungsver einfachungsgründen hiervon getragen wird. Der Drahthalter 54 kann um den Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 nach Fig. 5 gewickelt werden, um die Drähte 40 um diesen Endabschnitt anzuordnen. An Stelle der Ausbildung der Drahthalter 50 und 54 als ebene Materialstreifen, welche um den Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 gewickelt werden, kommen auch Drahthalter 50 und 54 in Betracht, die derart ausgebildet sind, daß sie eine ringförmige Gestalt haben, und hinsichtlich ihren Abmessungen dem Außendurchmesser des Endabschnitts 30 des inneren Antriebshohlwel lenteils 26 entsprechen. Die ringförmigen Drahthalter 50 und 54 können schnell an dem Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 an geordnet werden.

Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, wird nach der Anordnung der Drähte 40 auf der Außenfläche 32 des Endabschnitts 30 des inneren Antriebshohlwel lenteils 26 der Endabschnitte 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 hierum angeordnet, so daß sich der überlappende Bereich 38 bildet. Um die Bewegung des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 zu erleichtern, ist die innere Fläche 36 des Endabschnitts 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 vorzugsweise derart ausgebildet, daß dieser Abschnitt geringfügig größer im Durchmesser als der Außendurchmesser ist, welcher durch die äußeren Flächen der Drähte 40 gebildet wird, welche auf der äußeren Fläche 32 des Endabschnitts 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 angeordnet sind. Hierdurch wird ermöglicht, daß der Endabschnitt 34 des äußeren Antriebs hohlwellenteils 28 schnell und einfach auf das Ende 30 des inneren Antriebs hohlwellenteils 26 geschoben werden kann, ohne daß die dort angeordneten Drähte 40 hinsichtlich ihrer Anordnung verschoben werden. Als Folge hiervon wird ein relativ kleiner Umfangszwischenraum zwischen den Außenflächen der Drähte 40 und der Innenfläche 36 des Endabschnitts 34 des äußeren Antriebs hohlwellenteils 28 gebildet, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist.

Nach Fig. 11 wird dann der Endabschnitt 34 des äußeren Antriebshohlwellen teils 26 nach innen derart verformt, daß er mit den Drähten 40 und dem Endabschnitt 34 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 zusammenarbeitet. Alternativ kann der Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 derart nach außen verformt werden, daß dieser mit dem Endabschnitt 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 26 zusammenarbeitet. Gegebenenfalls kann der Endabschnitt 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 26 gleichzeitig derart nach innen verformt werden, daß der Endabschnitt 30 des inneren Antriebs hohlwellenteils 26 in Richtung nach außen verformt wird. In jedem Fall werden bei einer derartigen Verformung die Drähte 40 zwischen der inneren Fläche 36 des Endabschnitts 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 und der Außen fläche 32 des Endabschnitts 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 zu sammengedrückt. Infolge dieser Kompression bewirken die Drähte 40 (welche relativ inkompressibel sind), daß die Ausnehmungen 40 und 42, welche zuvor beschrieben worden sind und auf der Innenfläche 36 des Endabschnitts 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 und auf der Außenfläche 32 des Endabschnitts 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 ausgebildet sind, in entsprechender Weise gebildet werden.

Diese Verformung kann dadurch erfolgen, daß man eine geeignete Verfah rensweise anwendet, wie das Schmieden, wobei ein Formwerkzeug eingesetzt wird, oder eine magnetische Pulsumformung. Gemäß bevorzugten Verfahrens weisen wird der Endabschnitt 30 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 in Richtung nach innen zusammengedrückt, während eine innere Fläche 48 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 mit Hilfe eines Dorns (nicht gezeigt) gegen gestützt wird. Eine Art einer Stauchung ist eine Rotationsstauchung, bei der ein Werkzeug zum Einsatz kommt, welches sich um den überlappenden Bereich 38 der Antriebswelle 28 dreht, während abwechslungsweise ein Zusammendrücken und ein Expandieren in radialer Richtung ähnlich eines Hammers erfolgen, um das äußere Antriebshohlwellenteil 28 um das inneren Antriebshohlwellenteil 26 zusammen zu drücken. Ein Formwerkzeug ist ein Reduzierwerkzeug, bei dem das Werkzeug eine konische Öffnung hat, und die Antriebswelle 18 wird in die Öffnung hinein gedrückt, um die Antriebswelle 18 an dem überlappenden Bereich 38 zusammen zu drücken. Eine Bauart einer magnetischen Impulfsformgebung setzt eine ringförmige elektromagnetische Induktionsspule ein, welche um den überlappenden Bereich 38 der Antriebs welle 18 angeordnet ist und sie wird erregt, um ein Magnetfeld zu erzeugen, wodurch der Endabschnitt 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 auf den Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 36 gedrückt wird.

Bei der in Fig. 11 gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird bei der Formgebung das äußere Antriebshohlwellenteil 28 radial nach innen um die Drähte 40 und das innere Antriebshohlwellenteil 26 um den überlappenden Bereich 38 zusammengedrückt. Ein Dorn (nicht gezeigt) kann im Innern des inneren Antriebshohlwellenteils 26 angeordnet sein, welcher und die innere Fläche 48 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 unterstützt. Beim Zusam mendrücken des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 um die Drähte 40 wird bewirkt, daß sich die Vertiefungen oder Ausnehmungen 42 und 44 in der äußeren Fläche 32 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 und der inneren Fläche 36 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 jeweils ausgebildet werden.

Bei der Verformung der inneren und äußeren Antriebshohlwellenteile 26 und 28 um die Drähte 40 wird ermöglicht, daß die Antriebswelle 18 ein Drehmo ment während des Betriebszustands des Fahrzeugs übertragen kann. Vor zugsweise werden die inneren und äußeren Antriebshohlwellenteile 26 und 28 um die Drähte 40 aufeinanderzu zusammengedrückt, um eine Preßpassung zwischen der äußeren Fläche 32 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 und der inneren Fläche 36 des äußeren Antriebshohlwellenteils 34 zu bilden. Eine solche Preßpassung ermöglicht, daß die Antriebswelle 18 ein zusätzliches Drehmoment übertragen kann.

Bei einer alternativen Herstellungsweise wird der Endabschnitt 34 eines äußeren Antriebshohlwellenteils 28 zu Beginn um den Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellenteils 26 angeordnet, so daß der überlappende Bereich 38 gebildet wird. Das innere Antriebshohlwellenteil 26 ist hinsichtlich des Durchmessers etwas kleiner als das äußere Antriebshohlwellenteil 28 bemessen, so daß ein Ringraum zwischen den überlappenden Endabschnitten 30 und 34 jeweils vorhanden ist. Die Mehrzahl von Drähten. 40 wird dann in den Ringraum eingesetzt. Vorzugsweise ist eine automatisierte Einrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen, um die Drähte 40 in diesen Ringraum einzulegen. Schließlich wird entweder der Endabschnitt 30 des inneren Antriebshohlwellen teils 26 und/oder der Endabschnitt 34 des äußeren Antriebshohlwellenteils 28 um die Drähte 40 auf die zuvor beschriebene Weise verformt.

Im Arbeitszustand arbeiten die Drähte 40 und die Ausnehmungen 42 und 44 zusammen, um eine mechanische wechselseitige Verblockung zwischen dem inneren Antriebshohlwellenteil 26 und dem äußeren Antriebshohlwellenteil 28 herzustellen, wodurch eine relative axiale Bewegung und eine Drehbewegung zwischen denselben während der normalen Betriebszuständen verhindert werden. Wenn jedoch eine relativ große axiale Kraft auf die Enden der zu sammenschiebbaren Antriebswelle 18 einwirkt, verformen sich die inneren und äußeren Antriebshohlwellenteile 26 und 28 und können sich axial relativ zueinander bewegen, so daß sie axial zusammengeschoben werden und Energie absorbieren können.

Allgemein gesprochen ist es erwünscht, daß die zu einem axialen Zusammen schieben führende Kraft der Antriebswelle 18 so klein als möglich ist, d. h. einen Wert hat, welcher größer als die axialen Kräfte ist, die während des normalen Fahrzeugbetriebszustandes auftreten, sowie zusätzlich noch eine Sicherheitsgröße hierbei berücksichtigt wird. Die üblichen Auslegungsformen von zusammenschiebbaren Antriebshohlwellen haben gestauchte oder senkge schmiedete Bereiche, bei denen axiale Kräfte erforderlich sind, die in einem Bereich von 12.150 kp (27.000 pounds) bis etwa 16.650 kp (37.000 pounds) liegen, um ein Zusammenschieben zu bewirken. Im Vergleich hierzu lassen sich die axialen Kräfte, welche zum Zusammenschieben der zusammenschieb baren Antriebswelle nach der Erfindung erforderlich sind, auf eine Größe von etwa ein Halb bis etwa ein Drittel dieser Werte herabsetzen, so daß sie sich auf etwa 4.500 kp (10.000 pounds) bis etwa 9.000 kp (20.000 pounds) belau fen. Die zusammenschiebbare Antriebswelle 18 nach der Erfindung wird somit bei niedrigeren axialen Kräften zusammengeschoben, so daß diese axialen Kräfte absorbiert werden können, und die Fahrzeuginsassen hierdurch besser geschützt werden.

Die zusammenschiebbare Antriebswelle 18 nach der Erfindung hat den Vorteil einer geringen axialen Kraft in Verbindung mit einer Keilverbindung, so daß sich hohe Kosten vermeiden lassen. Es werden Keile in Form von Drähten 40 an Stelle von teuer auszubildenden und maschinell zu bearbeitenden Keilver bindungen gebildet. Die inneren und äußeren Antriebshohlwellenteile 26 und 28 sind allgemein im Handel erhältlich und man benötigt keine zusätzlichen maschinellen Bearbeitungskosten zur Ausformung derselben. Die axiale Zusammenschiebungskraft und das Drehmomentübertragungsvermögen lassen sich nach Maßgabe der Änderung der Durchmesser der Drähte 40, der Anzahl der Drähte 40 und der Länge der Drähte 40 ändern. Folglich läßt sich die Auslegung in entsprechender Weise auf die beim Fahrzeug geforderte axiale Zusammenschiebungskraft und die Drehmomentübertragungsforderun gen abstimmen.

Obgleich die Erfindung voranstehend an Hand von bevorzugten Ausführungs formen erläutert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlrei che Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfs fall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Antriebswelle, welche folgendes aufweist:
ein inneres Teil, welches einen Endabschnitt (30) mit einer Außenfläche (32) umfaßt;
ein äußeres Teil (28), welches einen Endabschnitt (34) mit einer Innenfläche (36) umfaßt, wobei der Endabschnitt (34) des äußeren Teils (28) um den Endabschnitt (30) des inneren Teils (26) derart angeordnet ist, daß sich ein überlappender Bereich (38) bildet; und
einen Draht (40), welcher sich über den überlappenden Bereich (38) erstreckt und in zugeordneten Ausnehmungen (42, 44) aufgenommen ist, welche auf der Außenfläche (32) des inneren Teils (26) und der inneren Fläche (36) des äußeren Teils (28) gebildet werden, um eine relative axiale Bewegung und eine Drehbewegung zwischen dem inneren Teil (26) und dem äußeren Teil (28) während den normalen Betriebsbedingungen zu verhindern.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Teil (26) ein inneres Antriebshohlwellenteil ist, und daß das äußere Teil (28) ein äußeres Antriebshohlwellenteil ist.

3. Antriebswelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (40) im allgemeinen axial zu dem inneren Teil (26) und dem äußeren Teil (28) verläuft.

4. Antriebswelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Drähten (40) sich über den überlappenden Bereich (38) erstreckt, wobei jeder Draht (40) in zugeordneten Ausnehmungen (42, 44) aufgenommen ist, die in der äußeren Fläche (32) des inneren Teils (26) und der inneren Fläche (36) des äußeren Teils (28) ausgebildet sind.

5. Antriebswelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Drähte (40) im allgemeinen axial zu dem inneren Teil (26) und zu dem äußeren Teil (28) verlaufen.

6. Antriebswelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (40) im wesentlichen äquidistant beabstandet um das innere Teil (26) und das äußere Teil (28) angeordnet sind.

7. Antriebswelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (40) mit einem Überzug versehen ist.

8. Antriebswelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drahthalter (50, 54) zur Abstützung des Drahts (40) auf einem inneren und äußeren Teil (26, 28) vorgesehen ist.

9. Antriebswelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahthalter (50, 54) ein Streifen ist, welcher einen darin ausgebildeten Schlitz oder eine Ausnehmung zur Abstützung des Drahtes (40) hat.

10. Antriebswelle nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahthalter (50, 54) ein ringförmiges Teil ist, welches einen darin ausgebildeten Schlitz oder eine Ausnehmung zur Abstützung des Drahts (40) hat.

11. Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle, welches folgendes aufweist:

a) Vorsehen eines inneren Teils, welches einen Endabschnitt mit einer Außenfläche umfaßt;
b) Vorsehen eines äußeren Teils, welches einen Endabschnitt mit einer Innenfläche umfaßt;
c) Anordnen des Endabschnitts des äußeren Teils um den Endabschnitt des inneren Teils derart, daß sich ein überlappender Bereich bildet;
d) Vorsehen eines Drahtes, welcher sich durch den überlappenden Bereich erstreckt; und
e) Verformen wenigstens eines der Endabschnitte der inneren und äußeren Teile derart, daß der Draht dazwischen zusammengedrückt wird und hierdurch Ausnehmungen an der Außenfläche des inneren Teils und der Innenfläche des äußeren Teils gebildet werden, um eine relative axiale Bewegung und Drehbewegung zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil während den normalen Betriebsbedingungen zu verhindern.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) dadurch erfolgt, daß ein inneres Antriebshohlwellenteil vorgesehen wird, und daß der Schritt (b) dadurch erfolgt, daß ein äußeres Antriebshohlwellenteil vorgesehen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) dadurch ausgeführt wird, daß ein Draht vorgesehen wird, welcher im allgemeinen axial zu dem inneren Teil und dem äußeren Teil verläuft.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) dadurch erfolgt, daß eine Mehrzahl von Drähten vorgesehen wird, die durch den überlappenden Bereich verlaufen, und daß der Schritt (e) dadurch ausgeführt wird, daß wenigstens einer der Endabschnitte des inneren und des äußeren Teils derart verformt wird, daß die Mehrzahl von Drähten dazwischen zusammengedrückt wird und hierdurch Ausnehmungen auf der Außenfläche des inneren Teils und der Innenfläche des äußeren Teils gebildet werden, um eine relative axiale Bewegung und Drehbewegung zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil während der normalen Betriebszustände zu verhindern.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e) dadurch erfolgt, daß das innere Teil in Eingriffszustand mit dem äußeren Teil in Richtung nach außen verformt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e) dadurch erfolgt, daß das äußere Teil in Eingriff mit dem inneren Teil in Richtung nach innen verformt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e) dadurch ausgeführt wird, daß das innere Teil in Eingriff mit dem äußeren Teil nach außen und das äußere Teil in Eingriff mit dem inneren Teil nach innen verformt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) dadurch erfolgt, daß eine Mehrzahl von Drähten vorgesehen wird, welche auf einem Drahthalter abgestützt sind, und daß der Drahthalter auf einem der inneren und äußeren Teilen derart angebracht wird, daß die Drähte durch den überlappenden Bereich verlaufen, und daß der Schritt (e) dadurch ausgeführt wird, daß wenigstens einer der Endabschnitte der inneren und äußeren Teile derart verformt wird, daß die Mehrzahl von Drähten dazwischen zusammengedrückt wird und hierdurch Ausnehmungen auf der Außenfläche des inneren Teils und der Innenfläche des äußeren Teils gebildet werden, um eine relative axiale Bewegung und Drehbewegung zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil während den normalen Betriebszuständen zu verhindern.