DE1803152A1 - Rear axle drive shaft for motor vehicles - Google Patents

Description

VOLKSWAGENVERK 4k.ti enge-aiOJ echaf +.VOLKSWAGENVERK 4k.ti tight-aiOJ echaf +.

Wolfsburg ■ den 9.ΙΟ.Ι96Θ Wolfsburg ■ the 9.ΙΟ.Ι96Θ

Unser Zeichen: K 731 1803152Our reference: K 731 1803152

1700-Dr.W/Su1700-Dr.W / Su

Beschreibungdescription

Hinterachsantriebswelle für Kraftfahrzeuge Rear axle drive shaft for motor vehicles

Die Erfindung betrifft eine aus biegeweichen Wellen und biegesteifen Rohrteilen zusammengesetzte Hinterachsantriebswelle für Kraftfahrzeuge mit Frontmotor.The invention relates to a rear axle drive shaft composed of flexible shafts and rigid tubular parts for Front-engined vehicles.

Überwiegend werden bei Antriebswellen die zwischen Gelenken liegenden Wellenteile so steif ausgebildet, daß deren Biegeeigenfrequenz oberhalb des Betriebsbereiches liegt, das Wellenstück also unterkritisch bleibt.In the case of drive shafts, the shaft parts lying between the joints are predominantly made so stiff that their natural bending frequency is above the operating range, so the shaft section remains subcritical.

Es ist auch schon bekannt, für die Antriebswelle zwischen dem auf einem Prontmotor verbundenen Wechselgetriebe und dem Hinterachsgetriebe einen dünnen durchgehenden Metallstab als Antriebe- A welle zu verwenden, dessen Biegeeigenfrequena unterhalb de· Betriebsbereiches liegt. Eine solche als Vollstab ausgebildete Welle zeichnet sich durch ein geringes Trägheitsmoment aus und bewirkt infolge ihrer Torsionsweiohheit eine gute Dämpfung von Kupplungsatöflen und dgl.. In diesem Fall bereiten jedoch Sohwingungserscheinungen der 2. und 3. Harmoniechen erhebliohe Sohwierigkeiten. Man hat daher di· dünne Welle mit einem Rohr umgeben und die Welle über mehrere Zwischenlager im !ohr geführt, ua damit bezüglich der dünnen Wellenabaohnitte ebenfall· den unterkritischen Betrieb au erzielen, nachteilig let dabei, daß da· führungsrohr sehr eteif sein muß, um auch eeinereeite unter» kritieoh zu bleiben und niaht eohvingungeanfällig und damit geräusoherregend zu «ein.It is also already known for the drive shaft between the connected on a Prontmotor change gear and the rear a thin continuous metal rod as Antriebe- A wave to use its Biegeeigenfrequena is below de · operating range. Such a shaft designed as a solid bar is characterized by a low moment of inertia and due to its Torsionsweiohheit causes good damping of coupling devices and the like. The thin shaft has therefore been surrounded by a tube and the shaft has been guided in the ear via several intermediate bearings, among other things so that the subcritical operation can also be achieved with regard to the thin shaft axis, the disadvantage being that the guide tube has to be very stiff in order to achieve Also, one of the things to stay under "critically and not to be susceptible to revving and thus noisy".

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Eine weitere Lösung sieht vor, eine dünne Welle durch beidseitige Neigung der Lagerung gebogen einzuspannen und in gebogenem Zustand laufen zu lassen. Durch diese Maßnahmen wird zwar die Biegeeigenfrequenz erhöht. Bei Wellen einer für Kraftfahrzeuge zweckmäßigen Baulänge gelingt es aber nicht, diese Frequenz bis auf oberhalb des Betriebsbereiches liegende Drehzahlen anzuheben. Die Eigenfrequenz gerät daher auf diese Weise in den Betriebsbereich. Außerdem werden die Harmonischen der Biegeeigenfrequenz von der stationären Durchbiegung weniger beeinflußt, so daß die Harmonischen niedriger Ordnung, zumindest die 2» Harmonische, ebenfalls noch im Betriebsbereich verbleiben. Da die Biegeeigenfrequenz und deren Harmonische durch geringe, nicht vermeidbare Anregungen zu zirkulär polarisierten Schwingungen führen, ist diese Lösung in der Praxis nicht brauchbar.Another solution is to make a thin wave through both sides Inclination of the bearing to be clamped bent and allowed to run in a bent state. Through these measures will although the natural bending frequency increases. In the case of shafts of an overall length that is appropriate for motor vehicles, however, it is not possible to achieve this Increase the frequency up to speeds above the operating range. The natural frequency therefore turns out this way in the operating area. In addition, the harmonics of the natural bending frequency are less influenced by the stationary deflection, so that the lower order harmonics, at least the 2 »harmonics, also remain in the operating range. Since the natural bending frequency and its harmonics result in small, unavoidable excitations to circularly polarized oscillations lead, this solution is not useful in practice.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, durch eine Kombination von Wellen- und Rohrteilen und gegebenenfalls durch Massenbelegung die auftretenden Eigenschwingungen des Wellenstranges außerhalb des Drehzahlbetriebsbereichs zu halten.It is therefore the object of the invention, through a combination of shaft and tube parts and possibly through mass allocation to keep the natural vibrations of the shaft assembly outside the speed operating range.

Nach der Erfindung sind die Wellenteile einer mit einem mittleren Gelenk versehenen Antriebswelle als biegeweiche, jeweils im treibenden und getriebenen Aggregat gegen Biegung fest eingespannte Metallstäbe ausgebildet, die zur Wellenmitte hin in Rohre größeren Durchmessers übergehen, wobei jeder Wellenteil für eich derart ausgelegt ist, daß dia erste Harmonische der Gesamtwelle unterhalb und alle weiteren Harmonischen oberhalb des Drehzahlbetriebsbereiches liegen.According to the invention, the shaft parts of a drive shaft provided with a central joint are designed as flexible, each in the driving direction and driven unit formed firmly clamped metal rods against bending, which are larger towards the center of the shaft in tubes Pass over diameter, each shaft part for calibration is designed in such a way that the first harmonic of the overall wave is below and all other harmonics are above the speed operating range.

Die Erfindung findet mit Vorteil für ein® an sich bekannte Antriebekonzeption mit lfrontmotor Anwendung, bei der eine Einheit von Wechselgetriebe- und Differentialgetriebe im Fahrzeugheok angeordnet ist. Der Betriebslaereioh der Antriebewelle entspricht dman dem Motordrahaahlbereioh und nicht dem entsprechend den vorgesehenen tfbereetBunßsvtrhftltnigffioea vergrößerten reioh der Radantrieb·welle. The invention is advantageously used for a drive concept known per se with an oil front engine, in which a unit of change gear and differential gear is arranged in the vehicle head. The operational range of the drive shaft corresponds to the motor wire range and not the enlarged range of the wheel drive shaft in accordance with the intended range.

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In den beigefügten Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung - teilweise im Schnitt - sshematisch dargestellt.In the accompanying figures, an exemplary embodiment of the invention is shown schematically, partly in section.

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Fig. 1 eine Ansicht der Welle, teilweise im Schnitt,Fig. 1 is a view of the shaft, partially in section,

Fig. 2 und 3 schematieche Sarstellungen derFig. 2 and 3 are schematic positions of the Sar

Schwingungsformen der Welle, und zwar der 1, Harmonischen (Fig. 2) und der 2. Harmonischen (Fig. 3) ιWaveforms of the wave, and although the 1, harmonic (Fig. 2) and the 2nd harmonic (Fig. 3) ι

Fig. 4 eine Teildarstellung der Welle nachFig. 4 is a partial representation of the shaft according to

Fig. 1 mit einer drehbar angebrachten Zusatzmasse undFig. 1 with a rotatably attached additional mass and

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.Fig. 5 shows a further embodiment of the invention.

Gemäß Fig. 1 besteht die Welle nach der Erfindung aus zwei gleichlangen Wellenteilen 1 und 2, die durch ein Gelenk 3 miteinander verbunden sind. Dieses Gelenk 3 kann als Schiebegelenk ausgebildet werden, um den Längenausgleich zwischen Antrieb und Abtrieb zu übernehmen. Jedes Wellenteil 1, 2 weist einen aetallstabförmigen Abschnitt la bzw. 2a auf, der in einem rohrförmigen Abschnitt Ib bzW. 2b übergeht, die jeweils im treibenden bzw. getriebenen Aggregat - Kupplung 4 und Schaltgetriebe 5 - gegen Biegung eingespannt sind. Die erste Harmonische hat eine Schwingungsform entsprechend Fig. 2, die zweite Harmonische entsprechend Fig. 3. Der aus den Wellenteilen 1 und 2 zusammengesetzte Gesamtwellenstrang ist so ausgebildet, daß seine 1. Harmonieohe unterhalb, die höheren Harmonischen oberhalb des Betriebsdrehsahlbereiches liegen. Die teilweise Gestaltung der Teilwellen als Rohr dient dazu, die Teilwellen für sich, also gegenüber der Schwingungsform der 2. Harmonischen des Wellenstranges, steif zu halten· Wie in der Hg. 1 angedeutet ist, kann auch durch Massenbelegung 6, 7 in der Iahe des Gelenkes 3 ^die Drehzahl der ersten Harmonischen gesenkt werden, ohne daß dadurch die zweiteAccording to FIG. 1, the shaft according to the invention consists of two shaft parts 1 and 2 of equal length which are connected to one another by a joint 3. This joint 3 can be designed as a sliding joint in order to take over the length compensation between the drive and the output. Each shaft part 1, 2 has a metal rod-shaped section la or 2a, which is in a tubular section Ib or respectively. 2b, which in each case in the driving or driven unit - clutch 4 and gearbox 5 - are clamped against bending. The first harmonic has a waveform corresponding to FIG. 2, the second harmonic corresponding to FIG. 3. The overall shaft train composed of the shaft parts 1 and 2 is designed so that its 1st harmonic is below the operating range, the higher harmonics. The partial design of the partial waves as a tube serves to keep the partial waves stiff in relation to the waveform of the 2nd harmonic of the wave train.As indicated in Ed Joint 3, ^the speed of the first harmonic can be reduced without thereby affecting the second

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Harmonische wesentlich beeinflußt wird. Um das axiale Trägheitsmoment der Welle gering zu halten, können die Zusatzmassen 8 wie in Fig. 4 schematisch dargestellt - gegenüber der Welle drehbar (Kugellager 9) angeordnet und mittels einer elastischen Drehmomentstutze (Gummiband IO) am Mitdrehen gehindert werden. Bei geringer Einbaulänge können die rohrartigen Erweiterungen der Hetallstäbe dann wegfallen, wenn die 2. Harmonische des Wellenstangee bereits über der Betriebsdrehzahl liegt.Harmonics is significantly influenced. About the axial moment of inertia To keep the shaft low, the additional masses 8, as shown schematically in FIG. 4 - with respect to the shaft rotatably arranged (ball bearing 9) and prevented from turning by means of an elastic torque support (rubber band IO). If the installation length is short, the tubular extensions of the Metal rods are omitted when the 2nd harmonic of the shaft rod is already above the operating speed.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, entsprechend Fig· 5 nur einen Teil des Wellenstranges als biegeweichen, im treibenden oder getriebenen Aggregat 4' bzw, 5' gegen Biegung fest eingespannten Metallstab 11, der zur Wellenmitte hin in ein Rohr 12 größeren Durchmessers übergeht, auszubilden, den anderen Teil jedoch als beidseitig in Gelenken 13 und I4 gelagertes, in sich unterkritisch laufendes Rohr 15 auszuführen, wobei bei geringer Einbaulänge das Rohr I5 auch durch eine dünne Vollwelle ersetzt sein kann.Another embodiment of the invention provides accordingly Fig. 5 only a part of the wave train as flexurally soft, in driving or driven unit 4 'or 5' firmly clamped against bending metal rod 11, which towards the center of the shaft in a tube 12 of larger diameter passes over to form, but the other part as supported on both sides in joints 13 and I4, To run subcritically running pipe 15 in itself, with a short installation length the pipe I5 also through a thin Solid shaft can be replaced.

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Claims (1)

VOLKSWAGENWERK AktiengesellachaftVOLKSWAGENWERK Aktiengesellschaft Wolfs burg den 9.IO.I968 Wolfsburg and the 9.IO.I968 ffff Unser Zeichen» K 731Our symbol »K 731 1700-Dr.W/Su1700-Dr.W / Su nsprüohensprohe 1. Zweiteilige, mit einem mittleren Gelenk versehene Hinterachsantriebswelle für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeich-1. Two-part rear axle drive shaft with a central joint for motor vehicles, thereby marked net, daß die beiden äußeren Enden jedes Wellenteils als ™net that the two outer ends of each shaft part as ™ biegeweiche, jeweils im treibenden und getriebenen Aggregat (4 bzw. 5) gegen Biegung fest eingespannte Metallstäbe (la, 2a) ausgebildet sind, die zur Wellenmitte hin in Rohre größeren Durchmessers (2a, 2b) übergehen, wobei jeder Wellenteil für sich derart ausgebildet ist, daß die erste Harmonisch· der Gesamtwelle unterhalb und alle weiteren Harmonischen oberhalb des Drehzahlbetriebsbereiohes liegen.flexible metal rods (la, 2a) are formed, which merge towards the center of the shaft in tubes of larger diameter (2a, 2b), each shaft part for is designed in such a way that the first harmonic of the overall wave is below and all further harmonics are above the speed operating range. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zusatzmassen (6, 7) in der Nähe des Gelenks (3)·2. Device according to claim 1, characterized by additional masses (6, 7) in the vicinity of the joint (3) 3» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (f3 »Device according to claim 2, characterized in that (f die Zusatzmasse (β) gegenüber der Welle drehbar gelagert sind und über eine elastische Drehmomentenstutζβ (lO) am Mitdrehen gehindert werden.the additional mass (β) are rotatably mounted in relation to the shaft and via an elastic torque stub (lO) on the Are prevented from turning. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (5) als Sohiebegelenk ausgebildet ist·4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the joint (5) is designed as a pivot joint 5. Zweiteilige, mit zwei Gelenken versehene Hinteraohsantriebswelle für Kraftfahneuge, daduroh gekennieiohnet, daß ein fell der Welle als biegeweioher, im treibenden oder getriebenen Aggregat (4'baw. 5') gegen Biegung fest eingespannter Metallstab (11), der sur Wellenmitte hin in ein Rohr (12) größeren Durchmessers übergeht, der andere Teil der Welle als ein im mittleren und einem äußeren Gelenk gelagertes Bohr (l5)(biw. Vollvellenstüok) ausgebildet 1st, derart, daß beide Teile5. Two-part, rear axle drive shaft with two joints for power flag eye, daduroh gekennieiohnet that a fur the wave as flexible, in the driving or driven Aggregate (4'baw. 5 ') metal rod (11) firmly clamped against bending, the larger one in the middle of the shaft into a tube (12) The other part of the shaft as an im central and an outer joint mounted Bohr (15) (biw. Vollvellenstüok) is formed such that both parts 009817/1812009817/1812 (ll, 12 und, 15) der Antriebswelle in sich unterkritisch sind, der Oesamtwellenstrang jedoch überkritisch ist.(11, 12 and 15) of the drive shaft are inherently subcritical, but the overall shaft strand is supercritical. oo*ii7/itiioo * ii7 / itii