DE2621787C2 - Drehschwingungsgedämpfte Antriebswelle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine drehschwingungsgedämpfte Antriebswelle gemäß dem gattungsbildenden Teil des Hauptpatentanspruches.

Durch die DE-PS 9 72 239 ist beispielsweise ein drehelastisches Gelenk bekannt, Welches aus einem polygonalen inneren, Rohrteil und einem konzentrisch hierzu angeordneten, ebenfalls polygonalen äußeren Rohrteil mit gleicher Eckenzahl besteht. Zur drehelastischen Verbindung beider Rohrteile dient eine der Eclkenzahl entsprechende Anzahl von· Gummiwalzen, die einerseits an den Flächen des inneren Rohrteiles und andererseits im Bereich der abgerundeten Ecken des äußeren Rohrteiles anliegen. Zum Ausgleich von Feirtigungstoleranzen sowie zur Vermeidung eines Spielsitzes sind die Gummiwalzen vielfach mit einer radialen Druckvorspannung zwischen deu beiden Rohrteilen eingepreßt. Die Größe der Druckvorspannung beeinflußt darüber hinaus die Federkennlinie des drehelastischen Gelenkes. Aus fertigungstechnischen Gründen sind bisher jedoch solche Druckfedern nur mit relativ kurzer axialer Baulänge zum praktischen Einsatz gekommen. Das axiale Einpressen von Gummiwalzen in die zwischen den beiden Rohrteilen gebildeten Hohlräume ist wegen der in axialer Richtung zunehmenden Reibung an den Berührungsflächen nur bis zu iünem von der Festigkeit des Gummiwerkstoffes abhängigen Grenze möglich. Auch ist die Längsteilung des äußeren Gelenkteiles gemäß der DE-PS 9 72 239 dann keine brauchbare Lösung zur Erzeugung einer radialen Vorspannung auf die Gummisäulen, wenn das System höheren Drehzahlen ausgesetzt wird und somit die Schraubenverbindung zu einer Unwucht in dem rotierenden System führt

Des weiteren is- durch die DE-OS 24 49 198 ein Drehschwingungsdämpfer, insbesondere eine drehschwingungsdämpfende Antriebswelle bekannt, die aus zwei muffenartig ineinander steckbaren Wellenteilen mit polygonalem Querschnitt besteht, wobei die Kanten der beiden Wellenteile gegeneinander versetzt angeordnet sind. Zwischen den Kanten des äußeren Wellenteiles und den Flächen des inneren Wellenteiles erstrecken sich das Drehmoment übertragende Gummiwalzen, die in radialer Richtung druckvorgespannt sind. Nachteilig an einer solchen Konstruktion ist zu bemerken, daß die Gummiwalzen bereits unter Druckvorspannung zwischen die beider Wellenteile eingebracht werden müssen und somit keine größeren Strecken, wie sie zum Beispiel bei Kardanwellen auftreten, überbrückt werden können. Durch diese Maßnahme können lediglich axial kurze Wellenteile, oder längere Wellenteile lediglich in ihren Endbereichen miteinander verbunden werden.

Weiterhin ist durch die DE-AS 22 50 890 ein Drehschwingungsdämpfer für Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen bekannt, der im wesentlichen aus einer Nabe, einem Schwungring und einer radial zwischen beiden angeordneten druckvorgespannten Gummischicht besteht. Dieser Drehschwingungsdämpfer ist an sich ein Drehschwingungstilger, der ausschließlich mil seiner Nabe mit der Kurbelwelle verbunden ist. Ein solcher Tilger dient ausschließlich dem Abbau von der Rotationsbewegung der Kurbelwelle überlagerten, von wechselnden Verbrennungs- und Kompressionsbelastungen des Motors abhängigen, schwingenden Drehbe wegungen. Das gesamte vom Motor abgegebene Drehmoment wird dabei nicht über den Tilger geleitet.

Ausgehend von der DE-OS 24 49 198 ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin zu sehen, daß eine unwuchtfreiej insbesondere eine eine axial relativ lange Abmessung aufweisende drehschwin* gungsgedämpfte Antriebswelle geschaffen Wird, die durch bloßes ineinanderfügen einzelner Teile leicht herstellbar ist, ein möglichst geringes Eigengewicht aufweist und trotzdem eine hohe Dämpfwirkung besitzt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß darin

zu sehen, daß im unbelasteten Zustand der Antriebswelle die Kanten der Wellenteile jeweils in einer gemeinsamen durch die Wellenachse gehenden Ebene liegen, und daß die Gummikörper ausschließlich im jeweils mittleren Umfangsbereich zwischen je zwei Kantenpaaren an beiden Wellenteilen anliegen.

Die erfindungsgemäße J ,ösung basiert somit auf der Verwendung eines bekannten drehelastischen Gelenksystemes als Drehschwingungsdämpfer für Wellen und dergleichen mit der Maßgabe, daß der beziehungsweise die Gummikörper erst nach der Montage in die als Wellenteile dienenden Umschließungskörper durch radiales Verformen mindestens eines der Wellenteile druckvorgespannt sind. Dies hat den Vorteil, daß die Gummikörper zunächst ohne Vorspannung leicht in die Räume zwischen den beiden Wellenteilen eingefügt werden können, wodurch jede axiale Baulänge möglich ist Die Wellenteile sind vorzugsweise rohrförmig ausgebildet so daß das gesamte System ein relativ kleines Eigengewicht und damit niedriges Schwungmoment aufweist

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist als Gummikörper ein koaxial das inner-· Wellenteil umschließender Gummischlauch vorgesehen, der im Bereich der Kanten beider Wellenteile nur an einem Wellenteil anliegt Natürlich können als Gummikörper auch Gummiwalzen Verwendung finden, wie sie zum Beispiel in der DE-OS 24 49 198 beschrieben worden sind.

Neben der Verwendung von mehreren, der Eckenzahl der Wellenteile entsprechenden Anzahl von einzelnen Gummikörpern wird zum Zwecke der vereinfachten Fertigung vorgeschlagen, die einzelnen Gummikörp-.r durch einen einzigen Gummikörper zu ersetzen und diesen in Form eines Gummischlauches den inneren Wellenteil koaxial umschließen zu lassen. Zur Vermeidung der Kerbwirkung der Ecken des inneren Wellenteiles in bezug auf die Oberflächenspannung im Gummischlauch wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Gummischlauch im wesentlichen an der inneren Umfangsfiche des äußeren Wellenteiles anliegt, wobei der Innendurchmesser des Gummischlauches vor der Montage größer als das Eckmaß des inneren Wellenteiles ist.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es von Vorteil, wenn das äußere Wellenteil vor dem Verformen einen kreisförmigen Querschnitt aufwt.st, während es nach dem Verformen aus abwechselnd konkav und konvex gekrümmten Umfangsbereichen besteht. Zwecks Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Verformung der vorzugsweise aus Mei~ll bestehenden Wellenteile wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Radien der konkav und kon ex gekrümmten Umfangsbereiche der Wellenteile etwa gleich sind.

Die Verformung der Wellenteile sollte vornehmlich durch an sich bekanntes Eindrücken der axial verlaufenden Rillen oder Abflachungen erfolgen, und zwar nach der Montage von innerem Wellenteil und Gummischlauch. Hierbei kann es bei bestimmten Anwendungsfällen von Vorteil sein, wenn die Verformung der Wellenteile in Achsrichtung unterschiedlich groß ausfällt Durch die Stärke der Verformung in radialer Richtung sowie durch einen in Achsrichtung unterschiedlichen Verformungsgrad läßt sich nahezu jede gewünschte Federkennüng einstellen und damit das Dämpfvermögen im voraus bestimmen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist. darin zu sehen, daß rfh Radien der axial verlaufenden Rillen und der dazwischen liegenden Kanten des äußeren Wellenteiles etwa gleich groß sind.

Schließlich ist es von Vorteil, wenn der kleinste Innendurchmesser des äußeren Wellenteiles nach der Montage kleiner als das Eckmaß des inneren Wellenteiles ist Auf diese Weise wird selbst nach Zerstörung des Gummielementes ein Durchdrehen der Wellenteile gegeneinander vermieden.

Durch die besonders raumsparende konstruktive

ίο Gestaltung des Drehschwingungsdämpfers ist es darüber hinaus möglich, drei Wellenteile koaxial ineinanderliegend vorzusehen und radial zwischen je zwei Wellenteilen entsprechende Gummikörper vorzusehen. Alisführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und 2 je einen Längs- beziehungsweise Querschnitt durch eine Kardanwelle mit integriertem erfindungsgemäßem Drehschwingungsdämpfer,

F i g. 3 und 4 Querschnitte durch andere Ausführungsbeispiele.

In F i g. 1 ist eine Kardanwelle für Kraftfahrzeuge dargestellt die aus dem inneren Wellenteil 1, dem äußeren Wellenteil 2 sowie einem die beiden Wellen miteinander verbindenden Gummischlauch 3 besteht. Die Wellenteile 1, 2 sind an ihren entgegengesetzten Endt-n mit den Gelenkköpfen 4, 5 verbunden, die zur Einleitung beziehungsweise Ableitung des Drehmomentes dienen. Zur drehelastischen drehschwingungsdämpfenden Verbindung der Wellenteile 1, 2 miteinander dient der Gummischlauch 3, der durch die nach dem Ineinanderschieben der Teile 1, 2, 3 in das äußere Wellenteil 2 eingedrückten Rillen 6 unter radialer Druckvorspannung gegen den mittleren Flächenbereich 7 zwischen je zwei Kantenpaaren 8, 8' und 9, 9' des inneren Wellenteiles 1 angepreßt wird. Die vorher lose ineinander gefügten Teile 1,2,3 werden somit nach dem Eindrücken der Rillen 6 des rohrförmigen Wellenteiles 2 mit vorher kreisförmigem Querschnitt durch entsprechende Reibschlußverbindungen zwischen dem Gum mischlauch 3 und den beiden metallischen Wellenteilen 1 2 miteinander zu einer Einbaueinheit verbunden. Für eine zerstörungsfreie Funktion des Drehschwingungsdämpfers ist es wichtig, daß der Gummischlauch 3 ausschließlich im Umfangsflächenbereich 7 des inneren Wellenteiles 1 zur Anlage kommt, um ϊίη Eingraben der Kanten 8, 9 beziehungsweise 8', 9' bei relativer Verdrehung des inneren Wellenteiles 1 gegenüber dem äußeren Wellenteil 2 in die innere Oberfläche 10 des Schlauches 9 zu verhindern. Demzufolge ist der Innendurchmesser des Schlauches 3 wesentlich größer als das Eckmaß v'Diagonale) des inneren Wellenquerschm'tes gewählt. Die axiale Länge der Rillen 6 Sowie deren jeweilige radiale Tiefe ist den besonderen Anforderungen des Dämpfvermögens sowie an die Belastbarkeit des Gummiwerkstoffes angepaßt.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches aus zwei koaxial inanderliegenden Wellenteilen M, 12 mit etwa dreieckigem Querschnittsprofil sowie aus drei einzelnen, im Querschnitt rechteckigen Gummikörpern 13 besteht. Der äußere Wellenteil 14 mit ursprünglich kreisrundem Querschnitt (strichpunktiert angedeutet) ist nach dem Einführen des inneren Wellenteiles 11 sowie der Gummikörper 13 durch

Abflachen 15 der Umfangsflächenbereiche 12 in seine endgültige Form gebfacht worden. Die Gummikörper 13 sind somit radial druckvorgeispannt
Bei dem Ausführungsbeispid nach Fig.4 sind drei

Wellenteile 21, 22, 23 koaxial zueinander angeordnet, wobei das innere Wellenteil 21 und das äußere Wellenteil 23 mit je einem — nicht weiter dargestellten — Gelenkkopf verbunden sind. Zur drehelastischen und drehschwingungsdämpfenden Verbindung zwischen den Wellenteilen 21 und 22 dienen im Querschnitt kreisförmige Gummiwalzen 24, die durch radiales Aufweiten der Umfangsbereiche 25 des inneren Wellenteiles 21 unter radialer Vorspannung stehen. Zwischen dem mittleren Wellenteil 22 und dem äußeren Wellenteil 23 sind Gummikörper 26 in Form von Gumitiischläuchen eingelegt, die durch Eindrücken der Rillen 27 ebenfalls unter radialer Vorspannung Stehern Insbesondere bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 sind die inneren und äußeren Wellenteile derart gestaltet, daß das Eckmaß des inneren Wellenteiles stets größer als der lichte Abstand der Rillen 6 beziehungsweise der Abflachung 15 gegenüber der Drehachse ist, so daß selbst im Falle einer Zerstörung der Gummikörper ein Durchdrehen des inneren Wellenteiles gegenüber dem äußeren vermieden wird.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Drehschwingungsgedämpfte Antriebswelle, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus mindestens zwei koaxial zueinander angeordneten Wellenteilen mit polygonalem Querschnitt, von denen eines mit der Antriebsseite und eines mit der Abtriebsseite verbunden und wobei das äußere Welienteil rohrförmig ausgebildet ist, sowie zwischen den Wellenteilen angeordneten, in radialer Richtung durckvorgespannten Gummikörpern, dadurch gekennzeichnet, daß im unbelasteten Zustand der Antriebswelle die einander zugeordneten Kanten (8, 9) der Wellenteile (1, 2) jeweils in einer gemeinsamen durch die Wellenachse gehenden Ebene liegen, und daß die Gummikörper (3) ausschließlich im jeweils mittleren Umfangsbereich (7) zwischen je zwei Kantenpaaren (8,8' und 9,9') an beiden Wellenteilen (1,2) anliegen.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gummikörper ein koaxial das innere Wellenteil (1) umschließender Gummischlauch (3) vorgesehen ist, der im Bereich der Kanten (8, 8' und 9, 9') beider Wellenteile (1, 2) nur an einem Wellenteil (1) anliegt

3. Antriebswelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummischlauch (3) im wesentlichen an der inneren Umfangsfläche des äußeren Wellenteiles (2) anliegt, wobei der Innendurchmesser des Gummischlauches (3) vor der Montage fößer als das Eckmaß des inneren Wellenteiles (1) ist

4. Antriebswelle nach Ans[>Aich 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß lias polygonale Profil des äußeren Wellenteiles (2) durc. an sich bekanntes Eindrücken (Verformen) von axial verlaufenden Rillen (6) oder Abflachungen (15) nach der Montage von innerem Welienteil (1) und Gummischlauch (3) erzeugt ist.

5. Antriebswelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsgrad des äußeren Wellenteiles (2) in bezug auf seine axiale Erstreckung unterschiedlich groß ist.

6. Antriebswelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der axial verlaufenden Rillen (6) und der dazwischen liegenden Kanten (9,9') des äußeren Wellenteiles etwa gleich sind.

7. Antriebswelle nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Innendurchmesser des äußeren Wellenteiles (2) nach d· r 5-0 Montage kleiner als das Eckmaß (größter Auße^ durchmesser) des inneren Wellenteiles (1) ist.

8. Antriebswelle nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß drei Wellenteile (21, 22, 23) koaxial ineinander liegen und radial zwischen je /wei Wellenteilen Guinmikörper (24,26) vorgesehen sind.