DE4020998A1

DE4020998A1 - Antriebswelle

Info

Publication number: DE4020998A1
Application number: DE4020998A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Amborn; Klaus Dr Ing Greulich
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1992-01-16
Also published as: DE4020998C2; JPH04262111A; US5354237A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle zur Drehmoment- Übertragung, die einstückig durch Umformung hergestellt ist, insbesondere zum Einsatz im Antrieb eines Kraftfahr zeuges, welche aus einer Rohr- oder Vollwelle mit beid endig ausgebildeten Endbereichen und einem mittleren Rohrbereich besteht.

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 stufen förmige Enden mit Aufnahmebereichen für die Gelenke aufweist. Der gesamte mittlere Teil der Rohrwelle ist zylindrisch aufgebaut und weist den größten Außendurch messer auf. Um eine gleichmäßige mechanische Festigkeit über den gesamten Bereich der Rohrwelle zu erhalten, wird die Wandstärke mit zunehmendem Außendurchmesser verrin gert. Die herkömmlichen Hohlwellen weisen eine glatte zylindrische, konische oder parabelförmige Oberfläche auf und sind entsprechend den auftretenden Drehmomenten und Festigkeitsanforderungen dimensioniert. Eine Abstimmung der Biege- und Torsionseigenfrequenz der Antriebswelle auf die jeweiligen Fahrzeugverhältnisse kann hierbei nur bedingt Folge geleistet werden, da die Antriebswellen entweder nicht in dem zur Verfügung stehenden Bauraum unterzubringen sind, nicht gefertigt werden können oder nach einer Schwingungsoptimierung zu schwer sind. Die Torsionseigenschaften beinhalten hierbei den maximal zulässigen Verdrehwinkel und die Torsionseigenfrequenz. Die Erfahrungen zeigen, daß neben den Biegeeigenschaften auch die Torsionseigenschaften gleichrangig behandelt werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An triebswelle zu schaffen, deren Biege- und/oder Torsions eigenschaften durch einfache konstruktive Maßnahmen nach träglich verändert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der Oberfläche der Antriebswelle im mittleren Rohrbereich mindestens eine Dämpfungshülse aufgeschoben und mit der Antriebswelle fest verbunden ist und daß die Dämpfungs hülse aus einem Werkstoff mit einem hohen E-Modul und einem geringen spezifischen Gewicht besteht.

Durch die auf der Oberfläche der Antriebswelle im mitt leren Rohrbereich aufgeschobene Dämpfungshülse wird eine Verschiebung der Biege- und Torsionseigenfrequenz auf Werte minimaler externer Anregungsenergie nach Fertigung der Antriebswelle ermöglicht. Für die Dämpfungshülse wird hierbei ein Werkstoff mit einem hohen Elastizitätsmodul und einem geringen spezifischen Gewicht verwendet, so daß eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht erzielt wird. Die Dämpfungshülse wird mit der Antriebswelle fest verbunden und deckt den mittleren Rohrbereich zumindest partiell ab. Die Dämpfungshülsen können hierbei symme trisch oder asymmetrisch in Axialrichtung auf dem mitt leren Rohrbereich der Antriebswelle angeordnet werden, wobei eine asymmetrische Anordnung der Dämpfungshülsen eine Verlagerung des Massen- oder Symmetrieschwerpunktes ermöglicht.

Die Erfahrungen haben gezeigt, daß beispielsweise die Verlagerung des Massenschwerpunktes zu einer Wellenseite hin, die im später eingebauten Zustand im Fahrzeug zu den Antriebsteilen mit der größeren Masse hinweist, zu einer deutlichen Reduzierung der Schwingungsgeräusche führt. Hierbei bleibt die Rotationssymmetrie der Antriebswelle erhalten. Die Dämpfungshülsen können aus einem Rohrab schnitt oder mehreren Rohrsegmenten bestehen und in einer ersten Ausführungsform rotations- und axialsymmetrisch geformt sein. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß die Dämpfungshülsen Erhebungen und/oder Vertiefungen auf der Oberfläche aufweisen.

Durch die Anbringung von Erhebungen oder Vertiefungen auf der Oberfläche der Dämpfungshülse, die nicht zur Befesti gung von Teilen oder als Montagehilfe dienen, wird eine Versteifung der Antriebswelle erzielt, die z. B. bei einer gleichbeibenden Biegeeigenschaft eine Veränderung der Torsionseigenschaft in einem weiten Bereich ermöglicht. Ebenso können auch die Biegeeigenschaften bei einer gleichbleibenden Torsionseigenschaft oder Biege- und Torsionseigenschaften gemeinsam verändert werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die in der Wellenwand verlaufenden Körperschallschwingungen durch derartige Impedanz-Sprünge auf der Außenkontur der Antriebswelle mit Dämpfungshülse gestört bzw. behindert werden.

Eine weitere Dämpfung bewirken die Erhebungen und/oder Vertiefungen auf der Oberfläche der Dämpfungshülse. Die Erhebungen können hierbei in Form von Rippen oder Noppen und die Vertiefungen in Form von Nuten ausgebildet sein, die in Axial- und/oder Umfangsrichtung oder spiralförmig verlaufen. Bei spiralförmigen Rippen, Nuten oder Noppen ist eine ein- oder mehrgängige Anordnung auf der Ober fläche möglich. Ebenso können die Rippen oder Nuten ein oder mehrreihig in eng nebeneinander verlaufenden Gruppen zusammengefaßt angeordnet sein. Bei spiralförmig verlau fenden Nuten oder Rippen ist zudem eine Anordnung auf der Oberfläche der Dämpfungshülse in links- oder rechtsdrehen der Richtung oder sich kreuzend möglich, so daß eine Er höhung der Torsions- und Biegesteifigkeit in einem be stimmten Verhältnis erzielt wird. Eine Kombination der unterschiedlich verlaufenden Rippen, Nuten oder Noppen ist hierbei ebenfalls durchaus denkbar.

Die Rohrabschnitte können beispielsweise aufgepreßt sein und die Rohrsegmente können aufgeschweißt werden, wobei eine Kombination der verschiedenartigen Dämpfungshülsen auf der Oberfläche des mittleren Rohrbereiches denkbar ist.

Im Falle einer asymmetrischen Antriebswelle, welche eine Verschiebung des Symmetriemittelpunktes des mittleren Rohrbereiches und/oder des Massenschwerpunktes aus der Rohrwellenmitte aufweist, wird eine individuelle Anpas sung an jeden Fahrzeugtyp ermöglicht, wobei eine Antriebs welle aus der laufenden Produktion verwendet werden kann und eine Einstellung der Biege- und Torsionseigenfrequenz durch die Dämpfungshülse erfolgt.

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

Es zeigt

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit vorderen und hinteren erfindungsgemäßen Antriebswellen,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Antriebswelle mit glatten Dämpfungshülsen,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Antriebswelle mit Dämpfungshülsen,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung A-A und B-B zweier Damp fungshülsen gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug 1 syste matisch dargestellt, welches über einen Frontmotor 2 mit einem Getriebe 3 und einem Vorderachsdifferential 4 die Vorderräder 5 über vordere Antriebswellen 6 antreibt. Das Antriebsdrehmoment für die Hinterräder wird vom Vorder achsdifferential 4 abgezweigt und über eine geteilte Längsantriebswelle 8, 9 einem Hinterachsdifferential 10 zugeführt. Das Hinterachsdifferential 10 treibt über hintere Antriebswellen 11 die Hinterräder 7 an. Die vorderen und hinteren Antriebswellen 6, 11 sowie die geteilte Längsantriebswelle 8, 9 können entsprechend der Erfindung ausgebildet sein.

In Fig. 2 und 3 ist eine Antriebswelle 6, 8, 9, 11 darge stellt, welche teilweise eine Verzahnung 12 an den End bereichen 13, 14 aufweist. Die Verzahnung 12 greift in eine entsprechende Ausnehmung eines nicht dargestellten inneren Gelenkkörpers ein. Die Antriebswellen 6, 8, 9, 11 weisen im mittleren Rohrbereich R_m eine zylindrische Oberfläche 15 auf, wobei der Übergangsbereich 16 zwischen mittleren Rohrbereich R_m und Endbereich 13, 14 konisch ausgebildet ist und eine Nut 24 für eine abdichtende Gummimanschette besitzt.

Auf dem mittleren Rohrbereich R_m sind beispielsweise zwei Dämpfungshülsen 17 aufgeschoben und fest mit der Oberfläche 15 der Antriebswelle 6, 8, 9, 11 verbunden. Die Dämpfungshülsen 17 sind zylindrisch geformt und besitzen eine Oberfläche 18 und eine Bohrung 19, die dem Außen durchmesser D_a des mittleren Rohrbereiches R_m angepaßt ist. In Fig. 2 weisen die Dämpfungshülsen 17 eine glatte Oberfläche 18 auf, während in Fig. 3 auf der Oberfläche 18 der linken Dämpfungshülse 17 in Axialrichtung verlaufende Rippen 20 und auf der Oberfläche 18 der rechten Dämpfungs hülse 17 schräg verlaufende Rippen 21 angeordnet sind.

Fig. 4a zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Verbin dungslinie A-A durch die linke Dämpfungshülse 17 und Fig. 4b zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Verbindungs linie B-B durch die rechte Dämpfungshülse 17 der Fig. 3. Die Rippen 20, 21 sind schraffiert dargestellt und die Nuten 22, 23 werden jeweils durch zwei benachbarte Rippen 20, 21 gebildet, die radial nach außen gerichtet auf der Oberfläche 18 der Dämpfungshülse 17 angeordnet sind. Aus den Schnittdarstellungen ist auch entnehmbar, daß die Dämpfungshülsen 17 sowohl für Hohlwellen als auch für Vollwellen verwendet werden können.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug
2 Frontmotor
3 Getriebe
4 Vorderachsdifferential
5 Vorderräder
6 Antriebswelle
7 Hinterräder
8, 9 Längsantriebswelle
10 Hinterachsdifferential
11 Antriebswelle
12 Verzahnung
13, 14 Endbereich
15 Oberfläche der Antriebswelle
16 Übergangsbereich
17 Dämpfungshülse
18 Oberfläche der Dämpfungshülse
19 Bohrung der Dämpfungshülse
20, 21 Rippe
22, 23 Nut
24 Nut der Antriebswelle

Claims

1. Antriebswelle (6, 8, 9, 11) zur Drehmomentübertragung, die einstückig durch Umformung hergestellt ist, insbe sondere zum Einsatz im Antrieb eines Kraftfahrzeuges (1), welche aus einer Rohr- oder Vollwelle mit beid endig ausgebildeten Endbereichen (13, 14) und einem mittleren Rohrbereich (R_m) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche (15) der Antriebswelle (6, 8, 9, 11) im mittleren Rohrbereich (R_m) mindestens eine Dämpfungshülse (17) aufgeschoben und mit der Antriebs welle (6, 8, 9, 11) fest verbunden ist und daß die Dämpfungshülse (17) aus einem Werkstoff mit einem hohen E-Modul und einem geringen spezifischen Gewicht besteht.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rohrbereich (R_m) durch die Dämp fungshülse (n) (17) zumindest partiell abgedeckt ist.

3. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshülsen (17) asymmetrisch in Axial richtung auf dem mittleren Rohrbereich (R_m) der Antriebswelle (6, 8, 9, 11) angeordnet sind.

4. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshülsen (17) aus jeweils einem Rohrabschnitt oder mehreren Rohrsegmenten bestehen.

5. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshülsen (17) rotations- und axial symmetrisch geformt sind.

6. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshülsen (17) Erhebungen und/oder Ver tiefungen auf der Oberfläche (18) aufweisen.

7. Antriebswelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen und/oder Vertiefungen in Axialrich tung, schräg und/oder spiralförmig auf der Oberfläche (18) der Dämpfungshülse (17) angeordnet sind.

8. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen in Form von Rippen (20, 21) oder Noppen und die Vertiefungen in Form von Nuten (22, 23) ausgebildet sind.

9. Antriebswelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte der Dämpfungshülse (17) auf gepreßt sind.

10. Antriebswelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente der Dämpfungshülse (17) auf geschweißt sind.

11. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche (15) des mittleren Rohrwellen bereiches (R_m) verschiedenartige Dämpfungshülsen (17) miteinander kombiniert sind.