DE3509815C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schwingungsisolierende Wellenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei derartigen Wellenanordnungen besteht die Aufgabe der Unterdrückung von Vibrationen und ähnlichen Schwingungen bei der Übertragung kleinerer, stationärer Drehmomente und der Verringerung von Einschalt­ stößen, wie sie beim Einschalten der Welle mit der kleineren Torsionselastizität in den Kraftfluß auftreten können.

Wie Untersuchungen gezeigt haben, ist die Unterdrückung der Übertragung störender Schwingungen und dergleichen umso besser, die größer der vorgegebene Verdrehwin­ kel ist, bei dessen Erreichen die Welle mit der kleineren Torsionselastizität, also in der Regel eine relativ steife Stahlwelle, in den Kraftfluß eingeschaltet wird. Als günstig erweisen sich derartige Verdrehwinkel in der Größenordnung von 50°.

Derart große Verdrehwinkel lassen sich mit der aus der DE-PS 29 50 938, B60K 17/22, bekannten schwingungsisolierenden Wellenanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 nicht erreichen. Dort bildet die Welle größerer Torsionselastizität die als Vollwelle ausgeführte innere Welle, und die relativ tor­ sionssteife äußere Hohlwelle besitzt nur im Bereich ihres einen Endes eine Spiel in Umfangsrichtung aufweisende Profilverbindung, während sie im Bereich ihres ande­ ren Endes in dauernder Verbindung mit dem benachbarten Anschluß der Wellenanord­ nung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwingungsisolierende Wellenanord­ nung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und demgemäß mit den günstigen Eigenschaften einer derartigen Wellenanordnung zu schaffen, bei der die Welle mit der kleineren Torsionselastizität erst bei Überschreiten eines großen vorgegebenen Verdrehwinkels zwischen den beiden Anschlüssen - gedacht ist an eine Größenordnung von etwa 50° - in den Kraftfluß eingeschaltet wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Die Erfindung besteht also nicht einfach in einer Verdopplung der Anzahl der mit Spiel in Umfangsrichtung ausgelegten Profilverbindungen, sondern es sind ferner Maß­ nahmen getroffen, die das Auftreten gleich großer Relativverdrehungen im Bereich dieser beiden Profilverbindungen erzwingen. Dadurch wird sichergestellt, daß vor Erreichen des vorgebenen Verdrehwinkels nicht an einem der Enden der Welle mit der kleineren Torsionselastizität, also bevorzugt der inneren Welle, ein für die Unter­ drückung von Schwingungen nachteiliger Kontakt mit dem benachbarten Anschluß der Wellenanordnung auftritt. Diese Maßnahme macht es ferner möglich, auf schwin­ gungsisolierende Zwischenlagen im Bereich der Profilverbindungen zu verzichten, die infolge hoher mechanischer Beanspruchungen abnutzungsgefährdet sind.

Derartige elastische Zwischenlagen, wie sie beim eingangs behandelten Stand der Technik Einsatz finden, haben noch den weiteren Nachteil, daß sie wie ein elasti­ sches Gelenk wirken, so daß die Wellenanordnung beispielsweise bei Einsatz als An­ triebswelle zwischen zwei Gelenken insgesamt drei Gelenke aufweist, wodurch zumin­ dest bei höheren Drehzahlen schon bei kleinen Unsymmetrien zusätzliche Schwingun­ gen oder dergleichen erzeugt werden können.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläu­ tert, deren

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt und deren

Fig. 2 die in Fig. 1 bei II-II angedeuteten Schnitt­ ansichten wiedergeben.

Die Wellenanordnung - hier die Antriebswellenanordnung eines Kraftfahrzeugs - weist als wesentliche Bestandteile zwischen den beiden zur Befestigung von Gelenken ein­ gerichteten Anschlüssen 1 und 2 die dauernd in den Kraftfluß eingeschaltete äußere Hohlwelle 3, bestehend aus einem torsionselastischen Kunststoff, z. B. auf PE- oder PV-Basis, sowie die als Profilwelle ausgebildete innere Welle 4 auf, die beispielsweise aus Stahl besteht und eine im wesentlichen durch ihre Länge gegebene, demgemäß geringere Torsionselastizität besitzt. Die drehfeste Befestigung der äußeren Welle 3 auf den Anschlüssen 1 und 2 geschieht, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, unter Verwendung einer Verzahnung 5; verständlicherweise können zusätzliche Sicherun­ gen, beispielweise in Gestalt von äußeren Ringen, zur Wahrung der Befestigung vor­ gesehen sein.

Während also die torsionselastische äußere Welle 3 dauernd in den Kraftfluß zwischen den Anschlüssen 1 und 2 eingeschaltet ist, bildet die innere Welle 4 gleichsam ein selbständiges Bauteil, das nur nach Überschreiten eines vorgegebenen Verdrehwinkels zwischen den beiden Anschlüssen 1 und 2 in den Kraftfluß eingeschaltet wird und dann zumindest im überwiegenden Maße die Drehmomentübertragung übernimmt. Zu diesem Zweck ist die innere Welle 4, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel als Vierkantprofil ausgebildet, das mit seinen Enden in Aufnahmen 6 in den Anschlüssen 1 und 2 hineinragt, die ihrerseits solche Gegenprofile in Umfangs­ richtung bilden, daß erst nach Erreichen des vorgegebenen Verdrehwinkels ein direk­ ter metallischer Kontakt zwischen der inneren Welle 4 einerseits und den Wänden der Ausnehmung 6 andererseits auftritt. Bis zum Erreichen dieses Verdrehwinkels übernehmen an den Enden der inneren Welle 4 vorgesehene achsnormale Platten 7 aus einem in Umfangsrichtung elastischen Werkstoff die Führung bzw. Abstützung der inneren Welle 4 in den Aufnahmen 6, und zwar infolge der gewählten Längsform der Aufnahmen sowohl in Radial- und Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung.

Damit ist sichergestellt, daß ein metallischer Kontakt zwischen der Welle 4 einer­ seits und den Wänden der Aufnahme 6 andererseits erst bei der Übertragung großer Drehmomente, also erst nach Einschaltung der inneren Welle 4 in den Kraftfluß, auf­ tritt; dann ist ein derartiger metallischer Kontakt hinsichtlich der Schwingungsüber­ tragung aber praktisch unbedeutend, weil das Durchfahren kritischer Resonanzfre­ quenzen bei großen Drehmomenten schnell erfolgt.

Zusätzlich zu den also an beiden Enden der inneren Welle 4 vorgesehenen Profilver­ bindungen erkennt man im Bereich mittlerer Länge der beiden Wellen 3 und 4 den elastischen Ring 8, der eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Wellen 3 und 4 schafft und demgemäß dafür sorgt, daß bei der Übertragung kleiner Drehmo­ mente, also während des alleinigen Wirksamseins der torsionselastischen äußeren Welle 3, der jeweilige Verdrehwinkel zwischen den Profilwänden der inneren Welle 4 einerseits und der Anschlüsse 1 und 2 andererseits den gleichen Wert besitzt. Damit erfolgt also die Herstellung direkter kraftübertragender Verbindungen zwischen der inneren Welle 4 und den Anschlüssen 1 und 2 gleichzeitig.

Claims (8)

1. Schwingungsisolierende Wellenanordnung, insbesondere Antriebswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit zwei koaxial geführten Wellen unterschiedlicher Tor­ sionselastizität, von denen die Welle mit der größeren Torsionselastizität dauernd im Kraftfluß zwischen Anschlüssen der Wellenanordnung liegt, während die Welle mit der kleineren Torsionselastizität sich über eine Spiel in Umfangsrichtung aufweisende Profilverbindung mit einem der Anschlüsse erst bei einem vorgege­ benen Verdrehwinkel zwischen den beiden Anschlüssen in den Kraftfluß einschal­ tet, dadurch gekennzeichnet, daß der Welle (4) mit der kleineren Torsionselasti­ zität an beiden Anschlüssen (1, 2) gleiches Spiel in Umfangsrichtung aufweisende Profilverbindungen zugeordnet sind und zwischen den beiden Wellen (3, 4) Mittel (8) zum Erzwingen gleich großer Relativverdrehungen zwischen den Enden der Welle (4) mit der kleineren Torsionselastizität einerseits und den Anschlüssen (1, 2) andererseits vorgesehen sind.

2. Wellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) mit der größeren Torsionselastizität als äußere Hohlwelle ausgeführt ist.

3. Wellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) mit der größeren Torsionselastizität aus einem elastischen Kunststoff besteht.

4. Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zumindest eine drehfeste Verbindung (8) zwischen den beiden Wellen (3, 4) etwa auf halber Länge derselben enthalten.

5. Wellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfeste Verbindung durch einen Bund an einer der Wellen (3, 4) gebildet ist.

6. Wellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfeste Verbindung durch einen elastischen Ring (8) auf der inneren Welle (4) gebildet ist.

7. Wellenanordnung nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Welle (4) über an ihren Enden befe­ stigte achsnormale elastische Platten (7) in Aufnahmen (6) in den Anschlüssen (1, 2) in Achsrichtung und - bis zum Erreichen des vorgegebenen Verdrehwinkels - in Umfangsrichtung unter Vermeidung eines direkten Kontaktes mit den Anschlüs­ sen (1, 2) abgestützt ist.

8. Wellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Welle (4) als mit den Enden in Aufnahmeprofile (6) der Anschlüsse (1, 2) hineinragendes Vielkantprofil ausgebildet ist.