DE4010900C2 - Antriebswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle, die einstückig durch Verformung hergestellt ist, insbesondere im Antriebs­ strang eines Kraftfahrzeugs, in Form einer Rohrwelle, mit beidendig ausgebildeten Endbereichen, die mit verzahnten Aufnahmebereichen für Drehgelenke versehen sind und zwischen denen sich ein langgestreckter mittlerer Rohrbereich größeren Außendurchmessers mit annähernd gleichbleibender Wandstärke erstreckt.

Die JP 60-168913 (A) offenbart eine Amtriebswelle, die im mittleren Rohrbereich teilweise einen wellenförmigen Ver­ lauf bei gleichbleibender Wandstärke aufweist. Die Wellen­ form erstreckt sich dabei nur über einen kurzen Bereich und dient zur Beeinflussung der Eigenfrequenz der Antriebs­ welle. Hierdurch sollen separate, an der Welle anzubringen­ de Dämpfer, wie z. B. Gummidämpfer, vermieden werden.

Die DE-AS 15 25 040 betrifft eine Hohlwelle für Gas­ turbinen, bei der zur Beeinflussung der Eigenfrequenz eine Versteifung im Innenraum der Hohlwelle vorgesehen ist. Das Versteifungsteil wird mit radialer Vorspannung an die Hohl­ welle angepreßt, wozu ein Schrumpfsitz gewählt wurde.

Aus der DE-PS 30 09 277 ist bereits eine Antriebswelle zum Einsatz als Seitenwelle im Antrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, welche im wesentlichen aus einer Rohrwelle be­ steht, die zwei im Durchmesser abgestufte Enden mit Auf­ nahmebereichen für Drehgelenke aufweist. Der gesamte mittlere Teil der Rohrwelle ist zylindrisch aufgebaut und weist den größten Außendurchmesser auf. Um eine gleich­ mäßige mechanische Festigkeit über den gesamten Bereich der Rohrwelle zu erhalten, wird die Wandstärke mit zunehmenden Außendurchmesser verringert. Von Nachteil bei dieser Aus­ führungsform ist, daß nur auf die mechanische Festigkeit der Welle geachtet wird und eine Abstimmung der Biege­ eigenfrequenz auf die jeweiligen Erfordernisse nur sehr begrenzt realisiert werden kann und in der Regel im Be­ reich einer Anregungsfrequenz des Motor-Getriebe-Systems liegt, so daß störende Schwingungsgeräusche nicht ver­ mieden werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An­ triebswelle zu schaffen, deren Schwingungsverhalten ver­ bessert ist, wobei mit einfachen konstruktiven Mitteln eine Reduzierung der Schwingungsgeräusche ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Außendurchmesser über der axialen Länge analog zum Amplitudenverlauf, d. h. zur Schwingungsauslenkung, der zweiten oder einen höheren Grundschwingung der Biegeeigen­ frequenz verläuft und der mittlere Rohrbereich in Längs­ richtung symmetrisch ausgebildet ist, so daß die Welle an Stellen vom Schwingungsknoten der entsprechenden Schwingungsform im Durchmesser eingeschnürt und an Stellen von Schwingungsbäuchen im Durchmesser erweitert ist.

Dabei wird dies bei annähernd gleichbleibender Wandstärke der Antriebswelle durch eine Variation des Außendurch­ messers erreicht, die zu einer Funktionsoptimierung führt, wobei die grundsätzlichen Festigkeitsanforderungen erfüllt sind, die erforderliche Verdrehsteifigkeit eingestellt werden kann und die Eigenresonanzfrequenz für Biege- und Torsionsschwingungen der Welle den Anforderungen 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 gegebenenfalls weit hinaus. Durch die Ausbildung der Rohrwelle nach der Amplitudenform der zweiten oder einer höheren Grundschwingung der Biege­ eigenfrequenz wird durch die zunehmende Querschnittsfläche eine Vergrößerung des Verformungswiderstandes der Rohr­ welle zur Mitte einer jeweiligen Rohrhälfte erzielt und das Schwingungsverhalten sowie die Geräuschentwicklung verbessert.

Eine komtinuierliche Änderung der Querschnittsfläche wird durch die symmetrische Ausbildung des mittleren Rohrbe­ reichs erreicht, wobei z. B. der größte Außendurchmesser in der Rohrwellenmitte in deren Nähe ausgebildet ist und der kleinste Außendurchmesser in der Nähe der beiden End­ bereiche der Rohrwelle liegt. Unter Beibehaltung der Rohrsymme­ trie kann der mittlere Rohrbereich an den Enden jeweils zylindrisch weitergeführt werden. Durch diese Formgebungen der Rohrwelle wird eine Verschiebung der Eigenresonanz­ frequenz erzielt, die in einen Bereich kleinster externer Anregung fällt, so daß die störenden Schwingungsgeräusche vermieden werden können.

Die Ausführung der Rohrwelle zwischen dem größten und kleinsten Außendurchmesser erfolgt hierbei konus- oder im Längsschnitt parabelförmig, so daß eine kontinuierliche Querschnittsflächenveränderung erzielt wird.

In den Zeichnungen wird die Erfindung anhand zweier Aus­ führungsbeispieles näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit vorderen und hinteren An­ triebswellen,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Rohrwelle.

Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Rohrwelle.

In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug 1 sys­ tematisch 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 7 wird vom Vorder­ achsdifferential 4 abgezweigt und über eine Längsantriebs­ welle 8 einem Hinterachsdifferential 9 zugeführt. Das Hinterachsdifferential 9 treibt über hintere Antriebs­ wellen 10 die Hinterräder 7 an. Die vorderen und hinteren Antriebswellen 6, 10 sollen entsprechend der Erfindung ausgebildet sein.

In Fig. 2 und 3 ist jeweils eine Antriebswelle 6, 10 dargestellt, welche mit ihren verzahnten Aufnahmebereichen an den Endbereichen 11, 12 in entsprechenden Ausnehmungen eines nicht dargestellten inneren Gelenkkörpers aufgenom­ men werden. Die Wandstärke D ist bei den gezeigten Bei­ spielen über die gesamte Länge der Rohrwelle unverändert.

Der kleinste Außendurchmesser D_a ist in der Rohrwellen­ mitte M und in der Nähe der Endbereiche 11, 12 ausgebil­ det. In Fig. 2 und 3 ist der größte Außendurchmesser. Da jeweils in der Mitte M₁, M₂ einer Rohrwellenhälfte 13, 14 ausgebildet und in Fig. 3 ist der mittlere Rohrbereich R_m der Rohrwelle jeweils zusätzlich zylindrisch ver­ längert. Die Bereiche zwischen dem größten und kleinsten Außendurchmesser D_a verlaufen bei diesen Antriebswellen jeweils konusförmig. Alternativ ist es dankbar, daß die Bereiche im Längsschnitt parabelförmig oder teils konus- und teils im Längsschnitt parabelförmig ausgebildet sind, wobei die Axial- und Rotationssymmetrie beibehalten wird.

Claims (2)

1. Antriebswelle (6, 10), die einstückig durch Verformung hergestellt ist, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (1), in Form einer Rohrwelle, mit beid­ endig ausgebildeten Endbereichen (11, 12), die mit verzahnten Aufnahmebereichen für Drehgelenke versehen sind und zwischen denen sich ein langgestreckter mittlerer Rohrbereich (R_m) größeren Außendurchmessers (D_a) mit amnähernd gleichbleibender Wandstärke er­ streckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D_a) über der axialen Länge analog zum Amplitudenverlauf, d. h. zur Schwingungsaus­ lenkung, der zweiten oder einen höheren Grundschwingung der Biegeeigenfrequenz verläuft und der mittlere Rohr­ bereich (R_m) in Längsrichtung symmetrisch ausgebildet ist, so daß die Welle an Stellen von Schwingungsknoten der entsprechenden Schwingungsform im Durchmesser ein­ geschnürt und an Stellen von Schwingungsbäuchen im Durchmesser erweitert ist.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwelle in den Bereichen zwischen den kleinsten und größten Außendurchmessern (D_a) des mittleren Rohrbereichs (R_m) jeweils konusförmig oder im Längsschnitt parabelförmig ausgebildet ist.