DE102012217389A1

DE102012217389A1 - Gedämpfte Abtriebswelle

Info

Publication number: DE102012217389A1
Application number: DE201210217389
Authority: DE
Inventors: Johannes Mintzlaff
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: DE102012217389B4

Abstract

Eine Fahrzeugabtriebswelle, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Heckantrieb, die eine Drehmomentübertragungswelle, die im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist, und ein antriebsseitiges Ende und ein abtriebsseitiges Ende hat, welches einem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, wobei an der Drehmomentübertragungswelle (12) ein Schwingungsdämpfungselement angebracht ist, das die Torsionsschwingung der Drehmomentübertragungswelle dämpft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugabtriebswelle, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Heckantrieb, mit einer Drehmomentübertragungswelle, die im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist, und einem antriebsseitigen Ende und einem abtriebsseitigen Ende, welches einem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugabtriebswellen bekannt, die zur Übertragung des im Motor erzeugten Drehmoments auf die Räder verwendet werden. Bei Kraftfahrzeugen mit Heckantrieb und Frontmotor muss das im Motor erzeugte Drehmoment über die gesamte Fahrzeuglänge zu den das Fahrzeug antreibenden Rädern übertragen werden. Hierzu werden zum Beispiel Fahrzeugabtriebswellen antriebsseitig über ein Achsgetriebe mit der Kardanwelle gekoppelt, wobei die Kardanwelle mit dem entgegengesetzten Ende dem Motor des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und selbst eine Abtriebswelle darstellen kann. Der Triebsstrang, der unter anderem aus der Kardanwelle und den Fahrzeugabtriebswellen besteht, ist dabei gegenüber einem Fahrzeug mit Frontantrieb aufwendiger und verdrehweicher ausgebildet. Dies führt dazu, dass der Triebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit Frontmotor und Heckantrieb eher zu unerwünschten Schwingungen neigt, sodass die Fahrzeugabtriebswelle torsionale Schwingformen aufweisen kann. Jedoch können auch bei Fahrzeugen mit Frontmotor und Frontantrieb unerwünschte Schwingungen auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugabtriebswelle zu schaffen, die schwingungsarm ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Fahrzeugabtriebswelle, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Heckantrieb, mit einer Drehmomentübertragungswelle, die im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist, und einem antriebsseitigen Ende und einem abtriebsseitigen Ende, welches einem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, wobei an der Drehmomentübertragungswelle ein Schwingungsdämpfungselement angebracht ist, das die Torsionsschwingung der Drehmomentübertragungswelle dämpft. Wie erläutert ist die Erfindung jedoch nicht auf eine Heck-Antriebswelle beschränkt, sondern kann auch eine Frontantriebswelle sein.
Der Grundgedanke der Erfindung ist, die auftretenden torsionalen Schwingungen der Fahrzeugabtriebswelle weitgehend zu dämpfen. Dazu ist eine einfache mechanische Konstruktion vorgesehen, die die Schwingformen des Triebsstrangs entsprechend dämpft, ohne dass der Triebsstrang wesentlich verändert wird.
Vorzugsweise ist das Schwingungsdämpfungselement rohrförmig ausgebildet und umgibt die Drehmomentübertragungswelle außenseitig. Das Schwingungsdämpfungselement wirkt somit direkt auf die zu dämpfende Drehmomentübertragungswelle von außen ein. Die rohrförmige Ausgestaltung des Schwingungsdämpfungselements gewährleistet, dass bei der Befestigung an der Drehmomentübertragungswelle keine Unwuchten auftreten.
Insbesondere hat das Schwingungsdämpfungselement innenseitig eine Elastomerschicht, die aufgrund ihrer Beschaffenheit zur Dämpfung der Schwingungen der Drehmomentübertragungswelle besonders gut geeignet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Elastomerschicht an der Drehmomentübertragungswelle an. Vorzugsweise ist das Schwingungsdämpfungselement über die Elastomerschicht an der Drehmomentübertragungswelle befestigt. Das aufgrund der torsionalen Schwingung auftretende Drehmoment wird somit auf die Elastomerschicht übertragen. Durch das direkte Anliegen der Elastomerschicht an der Drehmomentübertragungswelle ist gewährleistet, dass jegliche Schwingungen der Drehmomentübertragungswelle von der Elastomerschicht gedämpft werden können. Zudem ist die aufgrund ihrer Materialeigenschaft dämpfende Elastomerschicht direkt an dem Ort angeordnet, an dem die unerwünschten, zu dämpfenden Schwingungen auftreten.
Insbesondere hat das Schwingungsdämpfungselement ein Tragrohr, dessen Innenseite mit der Elastomerschicht versehen ist. Durch das Tragrohr ist das Schwingungsdämpfungselement nach außen steif und massiv ausgeführt, wobei das Schwingungsdämpfungselement aufgrund der innenliegenden Elastomerschicht die Schwingungen dämpfen kann. Somit ist ein massives und dennoch schwingungsdämpfendes Element geschaffen, sodass über das Tragrohr auch Drehmoment übertragen und die Welle unter Umständen dünner ausgebildet werden kann.
Insbesondere ist die Elastomerschicht verdrehfest am Tragrohr angebracht. Eine an der Drehmomentübertragungswelle auftretende torsionale Schwingung wird somit in eine Scherung der am Tragrohr befestigten Elastomerschicht in radialer Richtung übertragen. Dabei wird die torsionale Schwingung der Drehmomentübertragungswelle entsprechend gedämpft.
Vorzugsweise liegt die Elastomerschicht vollflächig an der Drehmomentübertragungswelle an, wodurch eine größtmögliche Kontaktfläche gebildet wird, sodass eine möglichst große Dämpfungswirkung der torsionalen Schwingungen erreicht werden kann.
Das Schwingungsdämpfungselement ist zum Beispiel nur über die Elastomerschicht an der Drehmomentübertragungswelle befestigt. Dies bietet einen einfachen und zweckmäßigen Aufbau, da das Schwingungsdämpfungselement nur über seine die Schwingung dämpfende Elastomerschicht mit der Drehmomentübertragungswelle verbunden ist. Das Schwingungsdämpfungselement ist pass- bzw. pressgenau ausgeführt und dämpft somit auftretende Schwingungen der Drehmomentübertragungswelle besonders gut. Das Schwingungsdämpfungselement kann über die Drehmomentübertragungswelle gestülpt werden, wobei es aufgrund der Elastomerschicht an dieser fixiert ist. Optional kann natürlich auch noch eine zusätzliche Verklebung oder Vulkanisation vorhanden sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umgibt das Schwingungsdämpfungselement die Drehmomentübertragungswelle umfangsmäßig zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig. Die dämpfende Wirkung des Schwingungsdämpfungselements wird durch eine größere Kontaktfläche des Schwingungsdämpfungselements mit der Drehmomentübertragungswelle verstärkt. Das umfangsmäßig vollständige Umschließen der Drehmomentübertragungswelle durch das Schwingungsdämpfungselement gewährleistet zudem, dass sich die Masse des Schwingungsdämpfungselements umfangsmäßig gleichmäßig verteilt.
Insbesondere erstreckt sich das Schwingungsdämpfungselement über zumindest 90% der Länge desjenigen Mittelteils der Drehmomentübertragungswelle, der einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist. Das Schwingungsdämpfungselement umgibt auch in axialer Richtung die Drehmomentübertragungswelle fast vollständig, sodass ein möglichst großer Flächenkontakt zwischen dem Schwingungsdämpfungselement und der Drehmomentübertragungswelle ausgebildet ist, wodurch die dämpfende Wirkung des Schwingungsdämpfungselements entsprechend verstärkt wird und, je nach Stabilität des Tragrohrs, dieses auch über die gesamte Länge Drehmoment mit überträgt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Tragrohr aus Metall und hat eine Wandstärke, die geringer ist als die Wandstärke der Drehmomentübertragungswelle in dem Bereich, in dem die Drehmomentübertragungswelle vom Schwingungsdämpfungselement umgeben ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Masse des Schwingungsdämpfungselements im Vergleich zu der Drehmomentübertragungswelle gering gehalten wird, obwohl das Tragrohr aus einem massiven Material ausgeführt ist, um die Steifigkeit des Schwingungsdämpfungselements zu gewährleisten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der nachfolgenden Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Fahrzeugabtriebswelle.
1 zeigt eine Fahrzeugabtriebswelle 10, die eine Drehmomentübertragungswelle 12, ein antriebsseitiges Ende 14 und ein abtriebsseitiges Ende 16 aufweist. Die Drehmomentübertragungswelle 12 kann grob in drei Abschnitte aufgeteilt werden, wobei ein antriebsseitiger Teil 18 dem antriebsseitigen Ende 14 und ein abtriebsseitiger Teil 20 dem abtriebsseitigen Ende 16 der Fahrzeugabtriebswelle 10 zugeordnet ist. Der dritte Abschnitt der Drehmomentübertragungswelle 12 ist der Mittelteil 22, der sich durch einen gleichbleibenden Querschnitt in axialer Richtung auszeichnet.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das antriebsseitige Ende dem Hinterachsdifferential eines Kraftfahrzeugs mit Heckantrieb und das abtriebsseitige Ende 16 dem angetriebenen Hinterrad zugeordnet, Dem Mittelteil 22 der Drehmomentübertragungswelle 12 ist ein Schwingungsdämpfungselement 24 zugeordnet. Das Schwingungsdämpfungselement 24 weist ein umfangsmäßig geschlossenes Tragrohr 26 auf, das innenseitig vorzugsweise komplett mit einer Elastomerschicht 28 versehen ist. Das Tragrohr 26 bildet den äußeren Umfang des Schwingungsdämpfungselements 24, wodurch dieses ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist.
Das Schwingungsdämpfungselement 24 weist einen größeren Durchmesser als der Mittelteil 22 der Drehmomentübertragungswelle 12 auf, sodass das Schwingungsdämpfungselement 24 den Mittelteil 22 umfangsmäßig vollständig umschließt. Dadurch wird eine besonders große Kontaktfläche zwischen dem dämpfenden Torsionsdämpungselement 24 und der zu dämpfenden Drehmomentübertragungswelle 12 erreicht.
Der Kontakt zwischen dem Schwingungsdämpfungselement 24 und dem Mittelteil 22 wird dabei über die Elastomerschicht 28 hergestellt, da diese aufgrund ihrer Materialeigenschaft besonders gut geeignet ist, um Schwingungen zu dämpfen.
Das Schwingungsdämpfungselement 24 liegt somit direkt über die Elastomerschicht 28 an der Außenseite der Drehmomentübertragungswelle 12 an, genauer gesagt am Mittelteil 22 der Drehmomentübertragungswelle 12. Das Schwingungsdämpfungselement 24 kann zum Beispiel über den Mittelteil 22 gezogen werden, wobei es aufgrund der Elastomerschicht 28 drehfest an dem Mittelteil 22 befestigt ist und nicht verrutschen oder abrutschen kann, indem es radial komprimiert wird.
Die Elastomerschicht 28 ist verdrehfest an dem massiv ausgeführten Tragrohr 26 angeordnet, sodass die Elastomerschicht 28 ebenfalls verdrehfest gegenüber der Drehmomentübertragungswelle 12 ist.
Dies sorgt dafür, dass sich eine torsionale Schwingung der Drehmomentübertragungswelle 12 in eine axiale Scherung der als Zwischenschicht wirkenden Elastomerschicht 28 überträgt. Dadurch wird die torsionale Schwingung der Drehmomentübertragungswelle 12 entsprechend gedämpft.
In axialer Ausrichtung der Drehmomentübertragungswelle 12 erstreckt sich das Schwingungsdämpfungselement 24 zumindest über 90% der Länge des Mittelteils 22 der Drehmomentübertragungswelle 12. Somit ist gewährleistet, dass das Schwingungsdämpfungselement 24 auch in axialer Ausdehnung einen größtmöglichen Flächenkontakt mit der Drehmomentübertragungswelle 12 aufweist. Dadurch wird die Dämpfwirkung des Schwingungsdämpfungselements 24 weiter verstärkt, da der Flächenkontakt und das zur Dämpfung nötige Volumen der Elastomerschicht 28 entsprechend vergrößert wird.
Um Gewicht einzusparen, ist die Wandstärke des aus Metall ausgeführten Tragrohrs 26 des Schwingungsdämpfungselements 24 geringer als die Wandstärke des Mittelteils 22, wodurch ein leichtes, aber dennoch steifes Schwingungsdämpfungselement 24 bereitgestellt ist. Die zusätzliche Masse durch das Schwingungsdämpfungselement 24 kann demnach vernachlässigt werden, zumal es möglich ist, einen Teil des Drehmoments auch über das Tragrohr 26 zu übertragen und das Mittelteil 22 mit einer reduzierten Wandstärke auszuführen.
Alternative Ausführungsformen, die in der Figur nicht gezeigt sind, können zum Beispiel vorsehen, dass das Mittelteil 22 nur abschnittsweise umfangsmäßig vom Schwingungsdämpfungselement 24 umgeben ist.
Eine andere Ausführungsform weist ein Schwingungsdämpfungselement 24 auf, bei dem die Elastomerschicht 28 nur teilweise an der Drehmomentübertragungswelle 12 anliegt.
Weiterhin ist denkbar, das Schwingungsdämpfungselement 24 mehrteilig auszuführen, wobei mehrere Ringabschnitte vorgesehen sind, die untereinander gekoppelt sein können, oder das Tragrohr 26 geschlitzt auszuführen, um die Montage auf der Welle 12 zu vereinfachen.
Somit ist eine Fahrzeugabtriebswelle 10 geschaffen, die dank des Schwingungsdämpfungselements 24 schwingungsarm ausgebildet ist.

Claims

Fahrzeugabtriebswelle (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Heckantrieb, mit einer Drehmomentübertragungswelle (12), die im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist, und einem antriebsseitigen Ende (14) und einem abtriebsseitiges Ende (16), welches einem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Drehmomentübertragungswelle (12) ein Schwingungsdämpfungselement (24) angebracht ist, das die Torsionsschwingungen der Drehmomentübertragungswelle (12) dämpft.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungselement (24) rohrförmig ausgebildet ist und die Drehmomentübertragungswelle (12) außenseitig umgibt.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungselement (24) innenseitig eine Elastomerschicht (28) hat.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (28) an der Drehmomentübertragungswelle (12) anliegt, vorzugsweise das Schwingungsdämpfungselement (24) über die Elastomerschicht (28) an der Drehmomentübertragungswelle (12) befestigt ist.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungselement (24) ein Tragrohr (26) hat, dessen Innenseite mit der Elastomerschicht (28) versehen ist.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (28) verdrehfest am Tragrohr (26) angebracht ist.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (28) vollflächig an der Drehmomentübertragungswelle (26) anliegt.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungselement (24) nur über die Elastomerschicht (28) an der Drehmomentübertragungswelle (12) befestigt ist.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungselement (24) die Drehmomentübertragungswelle (12) umfangsmäßig zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig umgibt.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungselement (24) sich über zumindest 90% der Länge desjenigen Mittelteils (22) der Drehmomentübertragungswelle (12) erstreckt, der einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist.
Fahrzeugabtriebswelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragrohr (16) aus Metall ist und eine Wandstärke hat, die geringer ist als die Wandstärke der Drehmomentübertragungswelle (12) in dem Bereich, in dem die Drehmomentübertragungswelle (12) vom Schwingungsdämpfungselement (24) umgeben ist.