Vorgestellt wird ein Konzept einer einteiligen Leichtbau-Längswelle in Hybridbauweise für den Triebstrang von Pkws mit Standardantrieb bzw. Allradantrieb. Die Längswelle besteht aus einem dünnwandigen Stahlrohr, welches mit einer dünnen Schicht CFK umwickelt ist, und konventionellen Anbauteilen zur Anbindung an An- und Abtrieb. Zum Hauptgetriebe besteht die Anbindung aus einer zwischen zwei Dreilochflanschen befindlichen Gummigelenkscheibe und zum Hinterachsgetriebe aus einem homokinetischen Gelenk. Gegenüber der konventionellen Stahlgelenkwelle entfällt das Mittengelenk und die Mittenlagerung. Im Vergleich zum Aufbau mit einem reinen CFK-Rohr wird eine Aufgabentrennung vorgenommen: die Momentenübertragung erfolgt durch das Stahlrohr, die Steifigkeitserhöhung zur Ermöglichung einer einteiligen Bauweise ohne Mittengelenk und - lager durch die CFK-Wicklung. So kann ein sehr kleiner Wickelwinkel umgesetzt werden für maximale Steifigkeitswerte. Durch den hybriden Aufbau kann der Einsatz des kostenbestimmenden CFK reduziert werden. Der Anlagenpark in der Gelenkwellenfertigung kann weiterverwendet werden, da die Anbindung des Rohres an die Anbauteile nach wie vor durch einen Schweißprozess erfolgt. Da der Kern in Form des dünnwandigen Stahlrohres in der CFK-Wicklung verbleibt, sind Durchmessersprünge möglich. So können die zur Verfügung stehenden Bauräume besser ausgenutzt werden. Die Crashfunktion kann wie bisher durch ein Stülpelement im Stahlrohr umgesetzt werden. Das Entwicklungsrisiko wird so minimiert. Die Längswelle wurde untersucht hinsichtlich der Aspekte Festigkeit, Haltbarkeit und schwingungstechnisches Verhalten. Eine Parameterstudie zeigt die Möglichkeiten und Grenzen des Konzepts auf. Ein Vergleich mit dem entsprechenden Serienbauteil fand statt hinsichtlich des Bauteilgewichts und der Wirtschaftlichkeit.
Einteilige CFK-Längswelle in Hybridbauweise für den Triebstrang von Pkws mit Standardantrieb
2013
12 Seiten, 10 Bilder, 5 Quellen
Conference paper
German
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