DE20216127U1

DE20216127U1 - Hüllrohr für eine drehbare Welle und Drehbewegungsübertragungsvorrichtung mit einer Welle und einem Hüllrohr

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Publication number: DE20216127U1
Application number: DE20216127U
Authority: DE
Original assignee: Uponor Innovation AB
Current assignee: Maincor AG
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2012-10-19

Description

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Hi-bu 022771de 18. Oktober 2002

Hüllrohr für eine drehbare Welle und Drehbewequnqsübertraqunqsvorrichtunq mit einer Welle und einem Hüllrohr

Die Erfindung betrifft ein Hüllrohr für eine drehbare Welle sowie eine Drehbewegungsübertragungsvorrichtung, die ein Hüllrohr mit einer darin angeordneten drehbaren Welle aufweist.

Bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen werden zum Verstellen von Elementen Stellmotore eingesetzt. Je nach den Platz- und Einbauverhältnissen ist es mitunter so, dass der Stellmotor mit dem Stellelement über eine starre oder flexible Antriebswelle verbunden ist. Diese Antriebswelle wird zumeist in einem Hüllrohr geführt, das beispielsweise als Kunststoffrohr ausgebildet ist. Derartige Applikationen findet man beispielsweise bei Kraftfahrzeugen und dort insbesondere zur Sitz- oder Schiebedachverstellung.

Um die Reibungsverluste bei der Verdrehung der Antriebswelle in dem Hüllrohr zu reduzieren, ist die Antriebswelle mit radialem Spiel im Hüllrohr angeordnet. Bei Verdrehung der Antriebswelle im Hüllrohr kommt es jedoch notwendigerweise zum Ausbrechen der Antriebswelle aus der zentralen Lage innerhalb des Hüllrohres, was sich als schlagendes Geräusch an der Wandung des Hüllrohres bemerkbar macht. Um dies zu vermeiden, ist es aus DE-A-44 01 721 und DE-U-200 14 561 bekannt, die flexible Antriebswelle an 0 mehreren Stellen des Hüllrohres an diesem zu führen und zu zentrieren. Die Rohrwandung der bekannten Hüllrohre weist also Führungsabschnitte zur Führung der Welle und zwischen diesen Führungsabschnitten diese verbindende Verbindungsabschnitte auf, in denen die Rohrwandung einen radialen Abstand zur Welle aufweist. Das bekannte Hüllrohr weist dabei innerhalb der Führungsabschnitte Engstellen, innerhalb derer der Durchmesser des Hüllrohres geringer ist als im übrigen Bereich der Rohrwandung, oder aber

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Distanzstücke als Lagerungselemente auf der Welle auf, die innerhalb der Führungsabschnitte an der Innenseite der Rohrwandung anliegen.

Mit den bekannten Hüllrohrkonstruktionen ist es zwar gelungen, die Geräuschentwicklung zu reduzieren; das Hüllrohr wird jedoch weiterhin durch die sich drehende Welle in Schwingungen versetzt, die auf mit dem Hüllrohr in Kontakt stehenden Bauelemente bzw. Komponenten übertragen werden können und sich auf diese Weise störend auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Hüllrohr für eine drehbare flexible oder starre Welle zu schaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist und bei dem dennoch die Ausbreitung von Schwingungen reduziert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Hüllrohr für eine drehbare Welle vorgeschlagen, das versehen ist mit einem Rohr mit einer Rohrwandung, die Führungsabschnitte zur Führung der Welle und zwischen den Führungsabschnitten angeordnete und diese verbindende Verbindungsabschnitte zur Umgebung der Welle mit radialem Abstand aufweist.

Bei diesem Hüllrohr ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rohrwandung innerhalb zumindest eines ihrer Verbindungsabschnitte und/oder zumindest einen ihrer Führungsabschnitte auf ihrer Innen- und/oder Außenseite mehrere Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.

Gemäß der Erfindung weist das Rohr innerhalb der Führungsabschnitte einen geringeren Durchmesser auf als innerhalb der Verbindungsabschnitte.

Die Rohrwand weist erfindungsgemäß die Führungsabschnitte und die Ver-0 bindungsabschnitte an ihren axialen Enden verbindende, insbesondere konisch verlaufende Übergangsabschnitte auf.

Die Erfindung ist sinngemäß darin zu sehen, dass sich axial durch die Rohrwandung ausbreitende Schwingungen durch in die Rohrwandung eingebrachte Unstetigkeiten dämpfen lassen. Diese Unstetigkeiten der Rohrwandung stellen sich als Erhebungen bzw. Vertiefungen dar, die beispielsweise beim Herstellungsprozess des Hüllrohres direkt in dessen Rohrwandung ausgebildet sind oder nachträglich durch Bearbeitung des Hüllrohres entstehen.

Es ist grundsätzlich möglich, das Hüllrohr über seine gesamte Rohrwandung auf der Innen- und/oder Außenseite mit Erhebungen bzw. Vertiefungen zu versehen. Alternativ bietet es sich jedoch aus Kostengründen an, diese Rohrwandstruktur lediglich in Teilen der Rohrwandung auszubilden, beispielsweise in einigen wenigen der Führungs- und/ oder Verbindungsabschnitte.

Durch die Unstetigkeiten in der Rohrwandung wird die (Körper-) Schallübertragung im Hüllrohr gestört und somit abgeschwächt. Diese Effekt ist besonders deutlich dann, wenn die Erhebungen bzw. Vertiefungen als Sicken ausgebildet sind, eine Erhebung an der Außenseite der Rohrwandung 0 sich also als Vertiefung an der Innenseite und umgekehrt darstellt. Hierbei ist also die Rohrwandung im Längsschnitt betrachtet wellenförmig ausgebildet. Der Körperschall muss also, um über die Rohrwandung übertragen zu werden, sich ebenfalls wellen- bzw. zickzackförmig ausbreiten, was zwangsläufig zur Abschwächung führt. Insoweit hat eine sickenförmige Ausgestaltung der Rohrwandung Vorteile gegenüber einer Rohrwandung, die innerhalb eines radialen Bereichs einen über die Erstreckung des Hüllrohres konstanten Durchmesser aufweist.

Noch effektiver wird die Schallabsorption im Hüllrohr, wenn bei sickenför-0 miger Ausgestaltung zumindest einiger der (Führungs- und/oder Verbindungs-)Abschnitte die Dicke der Rohrwandung im Übergangsbereich zwischen einer Erhebung und einer dazu benachbarten Vertiefung gegenüber der Dicke der Rohrwandung in den übrigen Bereichen verringert ist.

Die Erhebungen bzw. Vertiefungen können grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere ist hier an Rechteck-, Dreieck-, Wellen-, Trapez- und Sägezahnformen zu denken. Unterschiedliche Formen der Erhebungen bzw. Vertiefungen können an einem Hüllrohr bzw. in einem Abschnitt des Hüllrohres verwirklicht sein. Daneben ist es auch möglich, den Abstand benachbarter Erhebungen bzw. Vertiefungen, ihre Höhe bzw. Tiefe und ihre Wanddicken variable zu gestalten.

Die Verwendung einer flexiblen Welle in dem erfindungsgemäße Hüllrohr bietet sich überall dort an, wo die Drehbewegungsübertragung längs einer Krümmung erfolgen soll. Dann ist auch das Hüllrohr flexibel ausgestaltet. Dies kann zum einen durch entsprechende Materialwahl (beispielsweise Kunststoff) aber auch durch konstruktive Ausgestaltung des Hüllrohres als Wellrohr erfolgen. Auf Grund der gewellten Rohrwandung werden somit neben den Schwingungseigenschaften auch die erforderliche Flexibilitätsanforderungen erfüllt. Wird als Hüllrohr beispielsweise ein Wellrohr mit relativ großer Periode und geringer Amplitude der Wellung eingesetzt, wie es aus DE-U-200 14 561 bekannt ist, so besteht die erfindungsgemäße Schallabsorption darin, zumindest einige der glattwandigen Hüllrohrabschnitte mit 0 Vertiefungen und Erhebungen zu versehen. Die Periode der für die Schwingungsabsorption erforderlichen Wellung ist also um ein Vielfaches kleiner als die Periode der gesamten Hüllrohrwandung. Auf diese Weise entsteht also ein gewelltes Hüllrohr, deren vergleichsweise niederfrequenten Wellen eine höherfrequente Rohrwandwellung überlagert ist.
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Zur Reduktion der Gleitreibung ist es von Vorteil, wenn die Rohrwandung an ihrer Innenseite zumindest innerhalb der Führungsabschnitte ein Gleitmittel aufweist. Bei diesem Gleitmittel kann es sich um eine Beschichtung aus einem aufgetragenen Mittel oder aber um eine als Schicht der Rohrwand 0 ausgebildete Beschichtung handeln. So könnte beispielsweise das Gleitmittel auf die Innenseite der Rohrwandung aufgesprüht sein oder aber die Innenseite der Rohrwandung selbst ist als integrale Rohrwandbeschichtung ausgebildet. Schließlich kann es sich bei dem Gleitmittel auch um von der

Rohrwandung abstehende Fasern oder ein Filz handeln, wobei hier insbesondere eine Beflockung in Frage kommt.

Die Gleitreibungsreduktion kann aber auch durch Maßnahmen an der Welle erfolgen, die beispielsweise zu diesem Zwecke entsprechend beschichtet ist, insbesondere in Form einer Faserbeschichtung und vorzugsweise als Beflockung.

Wie bereits oben dargelegt, kann das Hüllrohr aus Kunststoff gebildet sein. Als alternatives Material kommt beispielsweise Metall in Frage. Auch eine Kombination beider Materialien ist möglich. Schließlich kann die Rohrwandung ein- oder mehrschichtig aus ausschließlich Kunststoff oder Metall oder einer Kombination von beidem ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Halbschnitt durch ein Hüllrohr gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit in dem Hüllrohr angeordneter Welle,
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Fign. 2 bis 7

vergrößerte Darstellungen des in Fig. 1 mit II bis VIII gekennzeichneten Bereichs der Rohrwandung in unterschiedlichen Ausgestaltungen derselben und
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Fign. 8 bis 11

Hüllrohre gemäß weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung mit darin angeordneten Wellen.

0 Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Drehbewegungsübertragungsvorrichtung 10, die ein Hüllrohr 12 mit darin drehbar angeordneter flexibler Welle 14 aufweist. Das Hüllrohr 12 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Kunststoff und weist zwei Enden 16 auf. Die Wandung 18 des

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Hüllrohres 12 ist mit in diesem Ausführungsbeispiel drei ballig ausgebildeten Abschnitten 20,22,24 versehen, zwischen denen Einschnürabschnitte 26 angeordnet sind. Derartige Einschnürabschnitte 26 befinden sich auch an den einander abgewandten Enden der balligen Abschnitte 20,24, wobei sich diese Einschnürabschnitte 26 nahe den Enden 16 des Hüllrohres 12 befinden, die gegenüber den Einschnürabschnitten 26 aufgeweitet sind.

In dem Hüllrohr 12 befindet sich die flexible Welle, die innerhalb der Einschnürabschnitte 26 an dem Hüllrohr 12 geführt ist und dort anliegt. Bei den Einschnürabschnitten 26 handelt es sich also um Führungsabschnitte, die der Führung und Stützung der Welle 14 dienen. Die balligen Abschnitte 20,22 und 24 werden nachfolgend auch Verbindungsabschnitte genannt, die die Führungsabschnitte 26 verbinden.

Zur Reduktion der Gleitreibung der Welle 14 in dem Hüllrohr 12 ist dieses zumindest im Bereich der Führungsabschnitte 26 an der Innenseite der Rohrwandung 18 mit Gleitmitteln 28 versehen. Hierbei handelt es sich entweder um eine Gleitmittelbeschichtung oder um eine Beflockung.

Wie man anhand von Fig. 1 erkennen kann, sind die beiden den Enden 16 zugewandten balligen oder Verbindungsabschnitte 20,24 gewellt ausgebildet. Demgegenüber ist der Verbindungsabschnitt 22 nicht gewellt. Die gewellten Verbindungsabschnitte 20,24 dienen der Schwingungsdämpfung und Körperschallabsorption. Bei einem Hüllrohr nach der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn dieses nahe seiner Enden 16 jeweils einen Verbindungsoder Führungsabschnitt mit gewellter Rohrwandung aufweist.

Die Anzahl von Verbindungsabschnitten, in denen die Rohrwandung 18 von der Welle 14 radial beabstandet ist, und die Anzahl der Führungsabschnitte 0 26, innerhalb derer die Welle 14 geführt und gestützt ist, wird zum einen durch die Länge des Hüllrohres und zum anderen aber auch durch den gewünschten Krümmungsradius, die Drehzahl der Welle, vom Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Welle und auch davon ab, ob diese auf Wechsel-

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biegungen beansprucht ist. Insoweit ist die Ausgestaltung gemäß Fig. 1 lediglich als ein Beispiel der Erfindung anzusehen.

In Fig. 1 ist gezeigt, dass die gewellten Verbindungsabschnitte 20,24 eine größere axiale Länge als der zwischen ihnen angeordnete Verbindungsabschnitt 22 aufweist. Dies ist ebenfalls nur als Beispiel aufzufassen. Ebenso könnte man jeden gewellten Verbindungsabschnitt 20 bzw. 24 durch zwei durch einen Führungsabschnitt 26 voneinander getrennte Verbindungsabschnitte ersetzen, die eine gewellte Wandung aufweisen.
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Wie man ferner anhand von Fig. 1 erkennen kann, sind die Verbindungsund Führungsabschnitte 24,26 an ihren Enden bei 30 konisch ausgebildet. Hier könnte man auch an einen stufenförmigen Übergang denken.

Die möglichen Ausgestaltung der gewellten Rohrwandung 18 innerhalb der für die Schwingungsdämpfung bzw. Schallabsorption verantwortlichen Verbindungsabschnitte 20,24 sind in den Fign. 2 bis 7 gezeigt. So zeigt beispielsweise Fig. 2, dass die Rohrwandung 18 an ihrer Außenseite 32 wechselweise Erhebungen 34 mit dazwischen angeordneten Vertiefungen 36 auf, 0 die sich auf Grund der sickenförmigen Ausgestaltung bzw. Wellenstruktur der Rohrwandung 18 als Vertiefungen 38 und Erhebungen 40 auf der Innenseite 42 der Rohrwandung 18 darstellen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 weist die Rohrwandung 18 innerhalb der gewellten Bereiche jeweils eine gleichbleibende Dicke auf; demgegenüber ist in Fig. 3 ein Aus-5 führungsbeispiel gezeigt, bei dem die Rohrwanddicke in den Übergangsbereichen 44 zwischen den Erhebungen 34,40 und Vertiefungen 36,38 geringer ist als innerhalb der Erhebungen 34,40 und Vertiefungen 36,38.

Fig. 4 zeigt beispielsweise die Variante, bei der die rechteckigen Erhebungen 0 34,40 und rechteckigen Vertiefungen 36,38 unterschiedlich breit sind.

Fig. 5 zeigt ferner, dass die Erhebungen und Vertiefungen dreieckförmig ausgebildet sind, während sie gemäß Fig. 6 sägezahnförmig sind.

Schließlich zeigt Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der gewellten Rohrwandung 18, bei der die Erhebungen 34,40 und Vertiefungen 36,38 trapezförmig verlaufen.

Alternative Anordnungen der gewellten Bereiche der Rohrwandung 18 sind in den Fign. 8 bis 11 gezeigt. Gemäß Fig. 8 sind dabei die gewellten Rohrwandbereiche innerhalb der Führungsabschnitte 26 angeordnet, und zwar in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb sämtlicher, was nicht zwingend erforderlich ist.

Bei Fig. 9 ist das Hüllrohr 12 über seine gesamte Länge mit der für die Schwingungsdämpfung verantwortlichen gewellten Struktur versehen. Dieser gewellten Struktur überlagert sind die balligen Verbindungsbereiche 24.

Fig. 10 zeigt im wesentlichen eine Variante des Hüllrohres gemäß Fig. 9, wobei die balligen Verbindungsabschnitte 24 eine größere axiale Erstreckung als im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 aufweisen.

Fig. 11 schließlich ähnelt in gewisser Weise dem Hüllrohr gemäß Fig. 8. Hier 0 sind die balligen Verbindungsbereiche 24 im wesentlichen trapezförmig ausgebildet, während sie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 nach Art von Dreiecken ausgeführt sind.

Claims

1. Hüllrohr für eine drehbare Welle mit

- einem Rohr (12) mit einer Rohrwandung (18), die Führungsabschnitte (26) zur Führung der Welle (14) und zwischen den Führungsabschnitten (26) angeordnete und diese verbindende Verbindungsabschnitte (20, 22, 24) zur Umgebung der Welle (14) mit radialem Abstand aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Rohrwandung (18) innerhalb zumindest eines ihrer Verbindungsabschnitte (20, 22, 24) und/oder zumindest einen ihrer Führungsabschnitte (26) auf ihrer Innen- und/oder Außenseite (42, 32) mehrere Erhebungen (34, 40) und/oder Vertiefungen (36, 38) aufweist,

- dass das Rohr (12) innerhalb der Führungsabschnitte (26) einen geringeren Durchmesser aufweist als innerhalb der Verbindungsabschnitte (20, 22, 24) und

- dass die Rohrwandung (18) die Führungsabschnitte (26) und die Verbindungsabschnitte (20, 22, 24) an ihren axialen Enden verbindende, insbesondere konisch verlaufende Übergangsabschnitte (30) aufweist.

2. Hüllrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (34, 40) und/oder Vertiefungen (36, 38) innerhalb eines Verbindungsabschnitts (20, 22, 24) und/oder Führungsabschnitts (26) unterschiedlich oder bei Ausbildung von Erhebungen (34, 40) und/oder Vertiefungen (36, 38) in mehreren Abschnitten (20, 22, 24, 26) von Abschnitt zu Abschnitt unterschiedlich ausgestaltet sind.

3. Hüllrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter Erhebungen (34, 40) und/oder Vertiefungen (36, 38) oder der Abstand benachbarter Gruppen von Erhebungen (34, 40) und/oder Vertiefungen (36, 38) unterschiedlich ist.

4. Hüllrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (36, 38) und/oder Erhebungen (34, 40) sickenförmig ausgebildet sind.

5. Hüllrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwandung (18) zumindest in einigen der die Vertiefungen (36, 38) mit den Erhebungen (34, 40) verbindenden Bereiche (44) dünner ist als innerhalb der Vertiefungen (36, 38) und/oder Erhebungen (34, 40).

6. Hüllrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (34, 40) und/oder Vertiefungen (36, 38) rechteckig, dreieckig, trapez-, wellen- oder sägezahnförmig ausgebildet sind.

7. Hüllrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwandung (18) an ihrer Innenseite (42) zumindest innerhalb der Führungsabschnitte (26) ein Gleitmittel (28) aufweist.

8. Hüllrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel (28) als Beschichtung ausgebildet ist.

9. Hüllrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel (28) auf die Rohrwandung (18) aufgetragen ist.

10. Hüllrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel (28) als eine Schicht der Rohrwandung (18) ausgebildet ist.

11. Hüllrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als Faserbeschichtung, insbesondere Beflockung, ausgebildet ist.

12. Hüllrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwandung (18) ein- oder mehrschichtig ausgebildet ist und Kunststoff, Metall oder eine Kombination davon aufweist.

13. Drehbewegungsübertragungsvorrichtung mit

- einer Welle (14) und

- einem diese drehbar aufnehmenden Hüllrohr (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

14. Drehbewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) zumindest in den an den Führungsabschnitten (26) der Rohrwandung (18) des Hüllrohres (12) anliegenden Bereichen ein Gleitmittel (28) aufweist.

15. Drehbewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel (28) als Faserbeschichtung, insbesondere Beflockung, ausgebildet ist.

16. Drehbewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) radial abstehende Lagerelemente zur Anlage innerhalb der Führungsabschnitte (26) der Rohrwandung (18) des Hüllrohrs (12) aufweist.