DE102004051340A1

DE102004051340A1 - Antriebsstrang, insbesondere für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102004051340A1
Application number: DE200410051340
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Gorski; Franz Schneider
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-06-22

Abstract

Antriebsstrang mit einem äußeren Rohr, das einen unkreisförmigen Innenumfang aufweist, und einem in das äußere Rohr eingeschobenen inneren Rohr, das einen unkreisförmigen Außenumfang aufweist. Die beiden Rohre weisen aufgrund eines zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehenen Zwischenraums ein vorgegebenes Verdrehspiel auf. In dem Zwischenraum zwischen den beiden Rohren ist ein elastisches Drahtkissen angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In Antriebssträngen von Fahrzeugen können während des Betriebs Drehmomentstöße und Torsionsschwingungen unterschiedlichster Frequenz auftreten. Bei der Konstruktion muss stets ein Mittelweg zwischen hoher Torsionssteifigkeit und guten Dämpfungseigenschaften gefunden werden. Zudem sollte das Bauteilgewicht minimal sein. Aus dem Fahrzeugbau sind bereits sogenannte „Tube-In-Tube-Wellen" bekannt, die aus zwei ineinander geschobenen Rundrohren bestehen. Zwischen dem Außendurchmesser des Innenrohrs und dem Innendurchmesser des Außenrohrs ist ein Spalt, in dem eine elastische Puffer- bzw. Dämpfungsschicht angeordnet ist, die aus einem Elastomer hergestellt ist. Das Elastomer ist zwischen die beiden Rohre eingepresst und/oder an die Außenseite des Innenrohrs bzw. an die Innenseite des Außenrohrs anvulkanisiert. Die Elastomerschicht ermöglicht in gewissem Umfang eine Relativverdrehung der beiden Rohre gegeneinander. Die Elastomerschicht weist eine gewisse „Hysterese" auf, und wirkt daher drehschwingungsdämpfend. Derartige Tube-In-Tube-Wellen haben eine über den Relativtorsionswinkel der beiden Rohre relativ gleichmäßig ansteigende Kennlinien.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antriebsstrang mit einer „Tube-In-Tube-Welle" zu schaffen, die bei einer Relativtorsion der beiden Rohre in einem ersten Winkelbereich eine relativ flache Kennlinie aufweist und daran anschließend, einen Bereich starker Kennlinienprogression.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Antriebsstrang mit einer „Tube-In-Tube-Welle", die ein äußeres Rohr und ein darin eingeschobenes inneres Rohr aufweist. Die beiden Rohre haben jeweils einen „unkreisförmigen" Querschnitt. Genauer gesagt sind der Innenumfang des Außenrohrs und der Außenumfang des Innenrohrs „unkreisförmig" und jeweils im wesentlichen komplementär gestaltet. „Unkreisförmig" kann z. B. oval, mehreckig, „zahnartig" o. ä. bedeuten. Die beiden Rohre können beispielsweise einen Vieleckquerschnitt mit gleicher Eckenzahl aufweisen. Denkbar sind z. B. quadratische oder dreieckförmige Querschnitte. Zwischen den beiden Rohren ist ein Zwischenraum vorgesehen. Dadurch haben die beiden Rohre ein gewisses Relativverdrehspiel. Der Zwischenraum kann in radialer Richtung zwischen den beiden Rohren vorgesehen sein.

Alternativ oder ergänzend dazu kann jedoch auch ein sich in „Umfangsrichtung" der beiden Rohre erstreckender Zwischenraum zwischen den beiden Rohren vorgesehen sein. So kann beispielsweise an der Innenseite des Außenrohrs eine Innenverzahnung und an der Außenseite des Innenrohrs eine in die Innenverzahnung eingreifende Außenverzahnung vorgesehen sein, wobei die Verzahnungen in Umfangsrichtung ein Zahnspiel aufweisen, durch das der „Zwischenraum" gebildet ist.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in dem zwischen den Rohren vorgesehenen „Zwischenraum" ein elastisches Drahtkissen angeordnet ist. Der Begriff „Drahtkissen" ist äußerst breit zu verstehen. Das Drahtkissen kann z. B. die Struktur eines Geflechts, eines Gewirks oder eines Gestricks aufweisen. Bei geringen Relativverdrehwinkeln weist das Drahtkissen eine geringe Härte auf. Das heißt, die Torsionskennlinie der Tube-In-Tube-Welle ist bei geringen Relativtorsionswinkeln flach. Wenn das Drahtkissen ganz zusammengedrückt ist, d. h. wenn es auf „Block" geht, steigt die Torsionskennlinie relativ steil an. Eine derartige Kennliniencharakteristik ist für verschiedene Anwendungen von Vorteil.

Vorzugsweise ist das Drahtkissen ganz oder zumindest abschnittsweise von einem Elastomer umgeben bzw. umspritzt oder umgossen. Dadurch kann die Dämpfungscharakteristik anwendungsspezifisch beeinflusst werden.

Wie bereits erwähnt, sind für die Rohre vielfältige Querschnittsformen denkbar. Alternativ zu ovalen, mehrkantigen oder verzahnten Rohrquerschnitten können auch Rohre mit mehreren in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Sicken verwendet werden. Die Sicken erstrecken sich in Rohrlängsrichtung und können z. B. durch Innenhochdruckumformung hergestellt werden.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine Tube-In-Tube-Welle gemäß der Erfindung;
2 eine qualitative Darstellung des Kennlinienverlaufs der Tube-In-Tube-Welle der 1;
1 zeigt eine Tube-In-Tube-Welle 1 mit einem Außenrohr 2 und einem in das Außenrohr 2 eingeschobenen Innenrohr 3. Das Außenrohr 2 und das Innenrohr 3 sind im wesentlichen komplementär zueinander gestaltet. Die beiden Rohre 2, 3 weisen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet mehrere sickenartige Ausformungen 2a–2d bzw. 3a–3d auf, die sich jeweils in Rohrlängsrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene erstrecken. Die sickenartigen Ausformungen 3a–3b des inneren Rohrs 3 greifen in die sickenartigen Ausformungen 2a–2d des Außenrohrs 2 ein. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist zwischen dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 ein Spalt vorgesehen, in dem ein elastisches Drahtkissen bzw. eine elastische „Drahthülse" 4 angeordnet ist, die der Form des Spalts angepasst ist.
Aufgrund des Zwischenraums zwischen den beiden Rohren 2, 3 können die beiden Rohre 2, 3 um einen vorgegebenen Winkel relativ zueinander verdreht werden. Dabei wird das Drahtkissen in einigen Bereichen komprimiert, in an deren Bereichen gestreckt. Bei geringen Relatiwerdrehwinkeln, die kleiner als α₁ (vgl. 2) sind, weist die Kennlinie einen relativ flachen Kennlinienverlauf auf. Bei einem Relativverdrehwinkel, der im Bereich von α₁ liegt, ist das Drahtkissen 4 nahezu vollständig zusammen-gedrückt. Das heißt, im Bereich von α₁ geht das Drahtkissen auf „Block", was zu einem starken Anstieg der Kennlinie führt.

Claims

Antriebsstrang (1) mit einem äußeren Rohr (2), das einen unkreisförmigen Innenumfang aufweist, und einem in das äußere Rohr (2) eingeschobenen inneren Rohr (3), das einen unkreisförmigen Außenumfang aufweist, wobei die beiden Rohre (2, 3) aufgrund eines zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehenen Zwischenraums ein vorgegebenes Verdrehspiel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum zwischen den beiden Rohren (2, 3) ein elastisches Drahtkissen (4) angeordnet ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, wobei das Drahtkissen (4) zumindest abschnittsweise von einem Elastomer umgeben ist.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die beiden Rohre (2, 3) jeweils mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Sicken (2a–2d; 3a–3d) aufweisen, die sich in Längsrichtung der Rohre (2, 3) erstrecken, wobei die Sicken (3a–3d) des inneren Rohrs (3) ein zugeordnete Sicken (2a–2d) des äußeren Rohrs eingreifen.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die beiden Rohre (2, 3) einen Vieleckquerschnitt mit gleicher Eckenzahl aufweisen.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die beiden Rohre (2, 3) jeweils einen quadratischen Querschnitt aufweisen.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Drahtkissen (4) die Struktur eines Geflechts hat.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Drahtkissen die Struktur eines Gewirks hat.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Drahtkissen die Struktur eines Gestricks hat.