DE4007284A1 - Antriebswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle, die einstückig durch Kaltverformung hergestellt ist, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges in Form einer Rohrwelle mit einem mittleren Rohrbereich größeren Außendurchmessers, mit beidendig ausgebildeten Endbereichen und mit verzahnten Aufnahmebereichen für Drehgelenke.

Aus der DE-PS 30 09 277 ist bereits eine Antriebswelle dieser Art zum Einsatz als Seitenwelle im Antrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Antriebswelle besteht im wesentlichen aus einer Rohrwelle, welche zwei im Durch­ messer abgestufte Enden mit Aufnahmebereiche für die Gelenke aufweist. Der gesamte mittlere Teil der Rohrwelle ist zylindrisch aufgebaut und weist den größten Außen­ durchmesser auf. Um eine gleichmäßige mechanische Fes­ tigkeit über den gesamten Bereich der Rohrwelle zu erhal­ ten, wird die Wandstärke mit zunehmendem Außendurchmesser verringert. Von Nachteil bei dieser Ausführungsform ist, daß nur auf die mechanische Festigkeit der Welle geachtet wird und eine Abstimmung der Biegeeigenfrequenz auf die jeweiligen Erfordernisse nur sehr begrenzt realisiert werden kann und in der Regel im Bereich einer Anregungs­ frequenz des Motor-Getriebe-Systems liegt, so daß störende Schwingungsgeräusche nicht vermieden werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An­ triebswelle zu schaffen, deren Schwingungsverhalten ver­ bessert ist, indem eine Einstellung der Eigenfrequenz auf Werte in einem Frequenzbereich minimaler externer Anregung mit einfachen konstruktiven Mitteln möglich ist und da­ durch eine Reduzierung der Schwingungsgeräusche ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der mittlere Rohrbereich der Antriebswelle axial- und rota­ tionssymmetrisch aufgebaut ist und daß das Verhältnis der Biegesteifigkeit der Endbereiche gegenüber der des mitt­ leren Rohrbereiches größer gleich 20 ist.

Durch das extreme Verhältnis der Biegesteifigkeit zwischen den Aufnahmebereichen und dem mittleren Rohrbereich wird eine Bezugsgröße vorgegeben, die bei Beachtung zu einer Antriebswelle führt, die niedrige Eigenfrequenzen aufweist und wobei durch eine Variation ihrer Dimensionierung die Eigenfrequenz zudem in einen Bereich minimaler externer Anregungsenergie verschiebbar ist. Durch diese Verschie­ bung der Eigenresonanzfrequenz können störende Schwin­ gungsgeräusche vermieden werden. Die Antriebswelle ist hierbei axial- und rotationssymmetrisch aufgebaut, wobei eine besonders lange Form der Antriebswelle realisiert werden kann.

In einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei gleichbleibenden oder variablen Außendurchmesser der Antriebswelle die Wandstärke des mittleren Rohrbereiches gleichgehalten ist.

Durch die gleichbleibende Wandstärke der Antriebswelle bei gleichem oder variablem Außendurchmesser wird eine Quer­ schnittsflächenverteilung erreicht, die funktionsoptimiert ist und die die grundsätzlichen Festigkeitsanforderungen erfüllt, wobei die erforderliche Verdrehsteifigkeit einge­ stellt werden kann und die Eigenresonanzfrequenzen für Biege- und Torsionsschwingungen der Welle den Anfor­ derungen angepaßt werden können. Das heißt, die einzelnen Querschnitte gehen hinsichtlich ihrer Lastkapazität bei der Optimierung der Drehsteifigkeit und des akustischen Verhaltens über das mindestens erforderliche Maß ggfs. weit hinaus.

Alternativ ist es denkbar, daß zur Erfüllung des oben genannten Biegesteifigkeitverhältnisses sich der Innen­ und/oder Außendurchmesser der Antriebswelle im mittleren Rohrbereich symmetrisch zur Rohrwellenmitte hin zumindest teilweise kontinuierlich ändert.

Hierbei kann die Antriebswelle ebenfalls so dimensioniert werden, daß die Biegeeigenfrequenz im Bereich minimaler externer Anregung liegen.

Durch einen abgestuften Querschnitt der Rohrwelle wird ebenfalls eine Änderung der Biegesteifigkeit zur Rohr­ wellenmitte hin erzielt, die auch eine Verschiebung der Biegeeigenfrequenz erlaubt.

Der größte Außendurchmesser kann bei allen Ausführungs­ formen in der Nähe der Endbereiche oder in der Rohrwellen­ mitte ausgebildet sein, wobei die Antriebswelle zwischen dem kleinsten und größten Außendurchmesser jeweils konus­ förmig ausgebildet ist, so daß eine Änderung der Quer­ schnittsfläche erreicht wird. Im Falle einer Ausbildung mit einem größten Außendurchmesser in der Rohrwellenmitte wird zudem quasi die Form der ersten Grundschwingung der Rohrwelle nachgebildet, wobei durch die zunehmende Quer­ schnittsfläche eine zunehmende Vergrößerung des Verfor­ mungswiderstandes der Antriebswelle zur Rohrwellenmitte hin erzielt wird.

In den Zeichnungen wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit vorderen und hinteren Antriebswellen,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungs­ form der Rohrwelle,

Fig. 3-8 jeweils einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Rohrwelle.

In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug 1 darge­ stellt, welches über einen Frontmotor 2 mit einem Getriebe 3 und einem Vorderachsdifferential 4 die Vorderräder 5 über vordere Antriebswellen 6 antreibt. Das Antriebsdreh­ moment für die Hinterräder 7 wird vom Vorderachsdifferen­ tial 4 abgezweigt und über eine Längsantriebswelle 8 einem Hinterachsdifferential 9 zugeführt. Das Hinterachsdiffe­ rential 9 treibt über hintere Antriebswellen 10 die Hin­ terräder 7 an. Die vorderen und hinteren Antriebswellen 6, 10 sind entsprechend der Erfindung ausgebildet.

In Fig. 2 bis 8 ist jeweils eine Antriebswelle 6, 10 dar­ gestellt, welche mit ihren verzahnten Aufnahmebereichen an den Endbereichen 11, 12 in den entsprechenden Ausnehmungen des nicht dargestellten inneren Gelenkkörpers aufgenommen werden. Die Wandstärke D ist bei den gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen nach Fig. 2, 3 und 6 über die gesamte Länge der Rohrwelle unverändert. Es ist jedoch auch denk­ bar, daß die Wandstärke D im mittleren Bereich Rm der Rohrwelle sich kontinuierlich ändernd und symmetrisch zur Rohrwellenmitte M hin ausgebildet ist, wie in den Fig. 4, 5 und 7 dargestellt oder daß die Rohrwelle im Quer­ schnitt einen stufenförmigen Verlauf gemäß Fig. 8 aufweist.

In Fig. 2 ist der Außendurchmesser Da im mittleren Bereich Rm gleichgehalten, so daß sich bei einer gleichbleibenden Wandstärke D ein zylindrischer Querschnitt ergibt.

In Fig. 3 ist der größte Außendurchmesser Dmax jeweils in der Nähe der beiden Endbereiche 11, 12 ausgebildet und von dort verläuft die Antriebswelle 6, 10 konusförmig bis zur Rohrwellenmitte M hin, wobei die Wandstärke D beibehalten wird. In den Fig. 4 und 5 wird hingegen zusätzlich die Wandstärke D geringfügig variiert.

In Fig. 6 ist der größte Außendurchmesser Dmax in der Rohrwellenmitte M ausgeführt, so daß sich die Rohrwelle 6, 10 beidseitig konusförmig bis zum Endbereich 11,12 ver­ jüngt und quasi die Form der ersten Grundschwingung an­ nimmt.

In Fig. 7 ist der größte Außendurchmesser Dmax in der Nähe der beiden Endbereiche 11, 12 ausgebildet, wobei der In­ nendurchmesser Di gleichgehalten ist, so daß sich die Wandstärke D über die Länge der Antriebswelle 6, 10 kon­ tinuierlich ändert.

In Fig. 8 ist ein stufenförmiger Verlauf des Querschnittes einer Antriebswelle 6, 10 dargestellt.

Bezugszeichenliste

 1 Kraftfahrzeug
 2 Frontmotor
 3 Getriebe
 4 Vorderachsdifferential
 5 Vorderräder
 6 Antriebswelle
 7 Hinterräder
 8 Längsantriebswelle
 9 Hinterachsdifferential
10 Antriebswelle
11, 12 Endbereiche
D Wandstärke
Da Außendurchmesser
Di Innendurchmesser
M Rohrwellenmitte
Rm mittlerer Rohrwellenbereich

Claims (9)

1. Antriebswelle (6, 10), die einstückig durch Präzisions­ verformung hergestellt ist, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges (1) in Form einer symmetrischen Rohrwelle mit einem mittleren Rohrbereich (Rm) größeren Außendurchmessers (Da), mit beidendig ausge­ bildeten Endbereichen (11, 12) und mit verzahnten Auf­ nahmebereichen für Drehgelenke, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Biegesteifigkeit der Endbe­ reiche (11, 12) gegenüber der des mittleren Rohrbe­ reiches (Rm) größer gleich 20 ist.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rohrbereich (Rm) der Antriebswelle (6, 10) axial- und rotationssymmetrisch aufgebaut ist.

3. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (D) des mittleren Rohrbereiches (Rm) bei gleichbleibendem Außendurchmesser (Da) gleichgehalten ist.

4. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (D) des mittleren Rohrbereiches (Rm) bei variablem Außendurchmesser (Da) gleichge­ halten ist.

5. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innen- (Di) und/oder Außendurchmesser (Da) des mittleren Rohrbereiches (Rm) symmetrisch zur Rohrwellenmitte (M) hin zumindest teilweise kontinuier­ lich ändert.

6. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rohrbereich (Rm) im Durchmesser abgestuft ausgebildet ist und daß Übergangsbereiche zwischen den abgestuften Durchmesserbereichen einen konusförmigen Innen- (Di) und/oder Außendurchmesser (Da) aufweisen.

7. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Außendurchmesser (Dmax) des mittleren Rohrbereiches (Rm) in der Nähe der beiden Endbereiche (11, 12) ausgebildet ist.

8. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Außendurchmesser (Dmax) des mittleren Rohrbereiches (Rm) in der Rohrwellenmitte (M) ausge­ bildet ist.

9. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rohrbereich (Rm) zwischen den Endbe­ reichen (11, 12) und der Rohrwellenmitte (M) jeweils konusförmig ausgebildet ist.