DE10319784B4

DE10319784B4 - Integriertes Drehgeschwindigkeitsdämpfer-Bauteil für einen Antriebsstrang

Info

Publication number: DE10319784B4
Application number: DE10319784A
Authority: DE
Inventors: Don Troy Guo; Corey Canton Wurtzbacher; Jr. William Raymond Royal Oak Miller
Original assignee: Automotive Components Holdings LLC
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: US7022023B2; US20030203758A1; GB0305693D0; GB2388176A; GB2388176B; DE10319784A1

Abstract

Universalgelenk für eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, gebildet aus
a) einem integralen Drehschwingungsdämpfer-Bauteil (20) mit
a1) einem zur Drehmomentübertragung eingesetzten scheibenförmigen Antriebsflansch (22), der aufweist
– eine integrale Muffe (40) mit einer ersten zentralen Öffnung (30), einer zweiten zentralen Öffnung (42) und einer dazwischen angeordneten Innenverzahnung (31),
– einen Außenrand (26),
– erste kreisförmige Öffnungen (46), die zwischen der zentralen Öffnung (30) und dem Außenrand (26) angeordnet sind
– zweite ovale Öffnungen (48), die zwischen der zentralen Öffnung (30) und dem Außenrand (26) angeordnet sind
a2) einer elastischen Komponente (28) in Form eines Gummirings, die einen Außenrand aufweist und am Außenrand (26) des Antriebsflanschs (22) angebracht ist und
a3) einem Drehschwingungsdämpfer (24), der am Außenrand der elastischen Komponente (28) angebracht ist,
b) einer zweiten Flanschstruktur (50), die an einer Seite (38) des Antriebsflansches 22 anliegt,
c) zwischen dem Antriebsflansch (22) und...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein für den Einsatz in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren ausgelegtes Drehschwingungsdämpfer-Bauteil und insbesondere auf einen Drehschwingungsdämpfer, der in ein zur Drehmomentübertragung eingesetztes Achsenbauteil integriert ist.

Die Verwendung von Drehschwingungsdämpfern zur Verringerung der Drehschwingung von Wellen (Torsionsvibrationen), insbesondere von Antriebswellen von Kraftfahrzeugen, ist in der technischen Anwendung bekannt. In der Regel handelt es sich bei einem Drehschwingungsdämpfer um ein separates Bauteil, das durch Aufschrumpfen oder Verschrauben an einer Welle angebracht ist.

In US 5,168,774 A wird ein derartiges System beschrieben. Es handelt sich hierbei um einen Drehkörper aus tiefgezogenem Blech mit einem integralen, nach innen gewölbten, zylindrischen Mittelteil. Darüber hinaus umfasst der Körper eine unbeweglich am Außenrand des Mittelteils befestigte Schrumpfmuffe aus Metall.

Dieses System weist verschiedene Nachteile auf. Ein Nachteil besteht darin, dass es sich bei dem Drehkörper um ein zusätzliches Bauteil handelt, das an der Welle befestigt werden muss. Der Drehkörper dient ausschließlich zur Schwingungsdämpfung, erfordert einen zusätzlichen Montageaufwand und beansprucht Platz am Antriebsstrang des Fahrzeugs.

Ein weiteres System wird in der US-Patent 4,884,666 (Stahl) beschrieben. Hierbei handelt es sich um einen zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle montierten Drehschwingungsdämpfer. Das Gehäuse des Drehschwingungsdämpfer weist eine ringförmige, abgedichtete Aussparung und eine ebenfalls ringförmige, drehbare Schwungmasse auf, die drehbar in der Aussparung montiert ist. Die Schwungmasse ist im Verhältnis zur Gehäuseaussparung nicht fixiert, konzentrisch und verschiebbar montiert. Zwischen der Schwungmasse und dem Gehäuse, das die Schwungmasse vollständig umschließt, besteht ein Zwischenraum, der entweder durch eine zähe Flüssigkeit ausgefüllt oder mit einem Lager ausgestattet wird. Der Zwischenraum dient zur Dämpfung der Drehschwingung und der durch die Drehung verursachten Geräusche. Das System umfasst darüber hinaus Montageverfahren, durch die die Längs- und Seitenbewegungen zwischen den Wellen eingeschränkt werden.

Ein wesentlicher Nachteil der oben beschriebenen Systeme besteht darin, dass der Dämpfer in der Regel nach dem Auswuchten an der Welle befestigt wird, so dass ggf. ein erneutes Auswuchten erforderlich ist.

In der US 6,312,340 B1 wird ein weiteres bekanntes System beschrieben. Bei diesem System wird ein integrierter Schwingungsdämpfer im Inneren einer hohlen Antriebswelle montiert.

Alle diese Systeme weisen folgende Nachteile auf: 1) sie erhöhen das Fahrzeuggewicht und somit den Kraftstoffverbrauch; 2) sie erschweren das Aus wuchten des Antriebsstrangs; und 3) sie erhöhen den Montageaufwand.

Die DE 760 6502 U offenbart eine elastische Wellenkupplung mit einem mehrarmigen Sternteil, der aus Sternarmen mit dazwischen angeordneten elastisch-nachgiebigen Segmenten gebildet ist. Auf die radial äußeren Flächen der Sternarme ist ein diese konzentrisch umgebender starrer Tragring eines Schwingungstilgers aufgesetzt. Der Schwingungstilger besteht aus einer elastischen Hülse und einem Massering. In den elastisch-nachgiebigen Elementen sind starre Buchsen vorgesehen, in welchen mittels Bolzen ein Dreiarmflansch eines anderen Wellenteils befestigt ist. Nachteilig bei dieser Wellenkupplung ist der äußerst komplizierte Aufbau. Zum einen weisen die elastisch-nachgiebigen Segmente aufgrund von Alterung nur eine geringe Lebensdauer auf, zum anderen ändern sich im Laufe der Zeit auch die Dämpfungseigenschaften der Wellenkupplung. Hinzu kommt, dass der Einbau der Wellenkupplung dann, wenn zwischen den zu verbindenden Wellen ein Versatz gegeben ist, nur mit Hilfe von Montagekeilen möglich ist.

In der DE 89 02 637 U1 ist eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Drehschwingungen sowie Biegeschwingungen rotierender Wellen beschrieben. Diese ist aus einem ringförmigen Befestigungselement, einem Schwungring und dazwischen liegenden elastischen Elementen gebildet. Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie erst nach dem Ausrichten der Welle befestigt wird, was ein erneutes Auswuchten nahezu unvermeidbar macht. Außerdem stellt die Vorrichtung ein zusätzliches Bauteil in einem Gelenk dar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Universalgelenk für einen Antriebsstrang zu entwickeln, das kostengünstig herstellbar und montierbar ist. Es soll die genannten Nachteile verringern oder sogar vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Universalgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der vorliegenden Erfindung treten die oben beschriebenen Probleme nicht auf, da der Drehschwingungsdämpfer hierbei in den Antriebsflansch integriert ist. Die Vorrichtung dient sowohl zur Drehmomentübertragung als auch zur Drehschwingungsdämpfung.

Da der Drehschwingungsdämpfer der vorliegenden Erfindung in den Antriebsflansch integriert ist, muss dem Fahrzeug kein zusätzliches Bauteil hinzugefügt werden. Die hier beschriebene Konstruktion übernimmt zwei Funktionen, verringert den Montageaufwand und beansprucht nur den Platz eines einzelnen Bauteils. Da bei dieser Konstruktion kein separater Drehschwingungsdämpfer eingesetzt wird, wird das Fahrzeuggewicht und der Platzbedarf im Bereich des Antriebsstrangs verringert.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das aus Drehschwingungsdämpfer und Antriebsflansch bestehende integrierte Bauteil vor dem Auswuchten des Antriebsstrangs des Fahrzeugs ausgewuchtet und montiert wird. Auf diese Weise wird der mit dem Auswuchten des Antriebsstrangs verbundene Aufwand verringert.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für einen Fachmann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform sowie aus den aufgeführten Patentansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
1: eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2: eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein integrales Drehschwingungsdämpfer-Bauteil das an der Antriebswelle eines Fahrzeugs montiert ist,
3: eine perspektivische Darstellung einer an der Antriebswelle eines Fahrzeugs montierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
4: ein Flussdiagramm, in dem das Verfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird.
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll den Umfang der Erfindung nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform beschränken, sondern es vielmehr einem Fachmann ermöglichen, die Erfindung herzustellen und einzusetzen.
In 1 ist ein integraler Drehschwingungsdämpfer-Bauteil 20 allgemein dargestellt. Das integrale Drehschwingungsdämpfer-Bauteil 20 umfasst einen Antriebsflansch 22, einen ringförmigen, aus Metall gefertigten Drehschwingungsdämpfer 24 und eine zwischen dem Flansch 22 und dem Drehschwingungsdämpfer 24 positionierte elastische Komponente 28. Bei der elastischen Komponente 28 handelt es sich vorzugsweise um einen Gummiring. Die elastische Komponente 28 wird am Außenrand des Antriebsflanschs 22 angebracht. Der Drehschwingungsdämpfer 24 wird am Außenrand der elastischen Komponente 28 angebracht. Das integrierte Bauteil rotiert synchron.
Der Drehschwingungsdämpfer 24 wird aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, vorzugsweise aus Stahl. Der Drehschwingungsdämpfer 24 wird in den Figuren als ringförmiges Bauteil dargestellt, seine Größe und Form kann jedoch an unterschiedliche Antriebsstränge angepasst werden.
Beim Antriebsflansch 22 handelt es sich um ein zur Drehmomentübertragung eingesetztes Bauteil, vorzugsweise um einen Hinterachsflansch. Der Antriebsflansch 22 ist im Allgemeinen vorzugsweise scheibenförmig und weist eine erste zentrale Öffnung 30 und einen Außenrand 26 auf. Der Antriebsflansch 22 weist eine erste Seite 36 und eine zweite Seite 38 auf. Die erste zentrale Öffnung 30 verläuft von der ersten Seite 36 zur zweiten Seite 38 durch den Antriebsflansch 22.
Wie in den 1 und 2 dargestellt wird, umfasst der Antriebsflansch 22 darüber hinaus eine integrale Muffe 40, die von der zweiten Seite 38 des Antriebsflansches 22 entlang einer Längsachse durch die erste zentrale Öffnung 30 des Antriebsflansches 22 und weg von der ersten Seite 36 des Antriebsflansches 22 verläuft. Die Muffe 40 umfasst eine an der ersten zentralen Öffnung 30 des Antriebsflansches 22 ausgerichtete zweite zentrale Öffnung 42. Die zentralen Öffnungen 30, 42 des Antriebsflansches 22 und der integralen Muffe 42 sind für den Eingriff einer Eingangswelle 44 eines Hinterachsdifferentials 34 verzahnt, weisen eine Innenverzahnung 31 zwischen sich auf. Obwohl dies in den Figuren nicht abgebildet wird, ist die Eingangswelle 44 des Hinterachsdifferentials 34 ebenfalls verzahnt, so dass sie in die zentralen Öffnungen 30, 42 des Antriebsflansches 22 und der Muffe 40 greift.
Der Antriebsflansch 22 weist zwei weitere Arten von Öffnungen, erste Öffnungen 46 und zweite Öffnungen 48 auf, die zwischen der zentralen Öffnung 30 und dem Außenrand 26 angeordnet sind. Beide Arten von Öffnungen 46, 48 verlaufen in Längsrichtung von der ersten Seite 36 zur zweiten Seite durch 38 des Antriebsflansches 22. Die ersten Öffnungen 46 sind im Allgemeinen kreisförmig. Vorzugsweise weist der Antriebsflansch 22 drei kreisförmige erste Öffnungen 46 auf. Die zweiten Öffnungen 48 sind im Allgemeinen oval. Der Antriebsflansch 22 weist vorzugsweise drei ovale zweite Öffnungen 48 auf. Die kreisförmigen ersten Öffnungen 46 und die ovalen zweiten Öffnungen 48 sind vorzugsweise so um die zentrale Öffnung angeordnet, dass auf eine kreisförmige erste Öffnung 46 jeweils eine ovale zweite Öffnung 48 folgt.
Wie in den 2 und 3 dargestellt wird, kann der Antriebsflansch 22 durch die kreisförmigen und ovalen Öffnungen 46, 48 mit einer zweiten Flanschstruktur 50 verbunden werden, so dass eine Art Universalgelenk gebildet wird. Die zweite Flanschstruktur 50 liegt an der zweiten Seite 38 des Antriebsflansches 22 an. Um den Einsatz als Universalgelenk zu ermöglichen, befinden sich Lager (nicht dargestellt) zwischen den Flanschen.
Das Universalgelenk wird durch den Antriebsflansch 22 gebildet, und die zweite Flanschstruktur 50 verbindet die Antriebswelle 32 des Fahrzeugs mit dem Hinterachsdifferential 34. Die Funktion des Universalgelenks besteht darin, das Drehmoment vom Antriebsstrang des Fahrzeugs über das Hinterachsdifferential 34 zur Hinterachse zu übertragen. Die zweite Flanschstruktur 50 ist mit der Antriebswelle 32 des Fahrzeugs verbunden, und der Antriebsflansch 22 ist mit der Eingangswelle 44 des Hinterachsdifferentials 34 verbunden.
Der Antriebsflansch 22 wird vorzugsweise durch die kreisförmigen und ovalen Öffnungen 46, 48 des Antriebsflansches 22 und entsprechende Öffnungen der zweiten Flanschstruktur 50 hindurch mit der zweiten Flanschstruktur 50 verschraubt. Die ovalen Öffnungen 48 bieten Spiel für eine minimale relative Bewegung zwischen dem Antriebsflansch 22 und der zweiten Flanschstruktur 50.
Schrauben 52 in den kreisförmigen ersten Öffnungen 46 verlaufen von der ersten Seite 36 des Antriebsflansches 22 in Richtung der zweiten Seite 38 des Antriebsflansches 22 und durch die zweite Flanschstruktur 50. Die Schrauben 52 in den ovalen zweiten Öffnungen 48 verlaufen in die entgegengesetzte Richtung, also durch die zweite Flanschstruktur 50 und von der zweiten Seite 38 des Antriebsflansches 22 in Richtung der ersten Seite 36 des Antriebsflansches 22 durch den Antriebsflansch 22.
Ein Montage-Verfahren 120, zum Einbau des integralen Drehschwingungsdämpfer-Bauteils 20 in das Fahrzeug wird in 4 beschrieben.
Die elastische Komponente 28 wird an den Antriebsflansch 22 angebracht (Bezugszeichen 122). Bei der elastischen Komponente 28 handelt es sich vorzugsweise um einen Gummiring. Der Drehschwingungsdämpfer 24 wird an der mit dem Antriebsflansch 22 verbundenen elastischen Komponente 28 angebracht, so dass ein integraler Drehschwingungsdämpfer-Bauteil 20 gebildet wird (Bezugszeichen 124). Das integrale Drehschwingungsdämpfer-Bauteil 20 wird an der Antriebswelle 32 eines Fahrzeugs angebracht (Bezugszeichen 126). Die Antriebswelle 32 des Fahrzeugs wird ausgewuchtet (Bezugszeichen 128). Bei dem Antriebsflansch 22 handelt es sich vorzugsweise um einen Antriebsflansch 22.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, es können jedoch Modifikationen, Variationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne den in den aufgeführten Ansprüchen definierten Schutzbereich zu verlassen.

Claims

Universalgelenk für eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, gebildet aus a) einem integralen Drehschwingungsdämpfer-Bauteil (20) mit a1) einem zur Drehmomentübertragung eingesetzten scheibenförmigen Antriebsflansch (22), der aufweist – eine integrale Muffe (40) mit einer ersten zentralen Öffnung (30), einer zweiten zentralen Öffnung (42) und einer dazwischen angeordneten Innenverzahnung (31), – einen Außenrand (26), – erste kreisförmige Öffnungen (46), die zwischen der zentralen Öffnung (30) und dem Außenrand (26) angeordnet sind – zweite ovale Öffnungen (48), die zwischen der zentralen Öffnung (30) und dem Außenrand (26) angeordnet sind a2) einer elastischen Komponente (28) in Form eines Gummirings, die einen Außenrand aufweist und am Außenrand (26) des Antriebsflanschs (22) angebracht ist und a3) einem Drehschwingungsdämpfer (24), der am Außenrand der elastischen Komponente (28) angebracht ist, b) einer zweiten Flanschstruktur (50), die an einer Seite (38) des Antriebsflansches 22 anliegt, c) zwischen dem Antriebsflansch (22) und der zweiten Flanschstruktur (50) angeordneten Lagern, wobei der Antriebsflansch (22) durch die kreisförmigen und ovalen Öffnungen (46, 48) des Antriebsflansches (22) und entsprechende Öffnungen der zweiten Flanschstruktur (50) hindurch mit der zweiten Flanschstruktur (50) verschraubbar ist.
Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Antriebsflansch (22) um einen Hinterachsflansch handelt.
Universalgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (24) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt wird.
Universalgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem metallischen Werkstoff um Stahl handelt.