DE4007284A1 - Antriebswelle - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle, die einstückig
durch Kaltverformung hergestellt ist, insbesondere zum
Antrieb eines Kraftfahrzeuges in Form einer Rohrwelle mit
einem mittleren Rohrbereich größeren Außendurchmessers,
mit beidendig ausgebildeten Endbereichen und mit
verzahnten Aufnahmebereichen für Drehgelenke.
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 im Durch
messer abgestufte Enden mit Aufnahmebereiche für die
Gelenke aufweist. Der gesamte mittlere Teil der Rohrwelle
ist zylindrisch aufgebaut und weist den größten Außen
durchmesser auf. Um eine gleichmäßige mechanische Fes
tigkeit über den gesamten Bereich der Rohrwelle zu erhal
ten, wird die Wandstärke mit zunehmendem Außendurchmesser
verringert. Von Nachteil bei dieser Ausführungsform ist,
daß nur auf die mechanische Festigkeit der Welle geachtet
wird und eine Abstimmung der Biegeeigenfrequenz auf die
jeweiligen Erfordernisse nur sehr begrenzt realisiert
werden kann und in der Regel im Bereich einer Anregungs
frequenz des Motor-Getriebe-Systems liegt, so daß störende
Schwingungsgeräusche nicht vermieden werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An
triebswelle zu schaffen, deren Schwingungsverhalten ver
bessert ist, indem eine Einstellung der Eigenfrequenz auf
Werte in einem Frequenzbereich minimaler externer Anregung
mit einfachen konstruktiven Mitteln möglich ist und da
durch eine Reduzierung der Schwingungsgeräusche ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der
mittlere Rohrbereich der Antriebswelle axial- und rota
tionssymmetrisch aufgebaut ist und daß das Verhältnis der
Biegesteifigkeit der Endbereiche gegenüber der des mitt
leren Rohrbereiches größer gleich 20 ist.
Durch das extreme Verhältnis der Biegesteifigkeit zwischen
den Aufnahmebereichen und dem mittleren Rohrbereich wird
eine Bezugsgröße vorgegeben, die bei Beachtung zu einer
Antriebswelle führt, die niedrige Eigenfrequenzen aufweist
und wobei durch eine Variation ihrer Dimensionierung die
Eigenfrequenz zudem in einen Bereich minimaler externer
Anregungsenergie verschiebbar ist. Durch diese Verschie
bung der Eigenresonanzfrequenz können störende Schwin
gungsgeräusche vermieden werden. Die Antriebswelle ist
hierbei axial- und rotationssymmetrisch aufgebaut, wobei
eine besonders lange Form der Antriebswelle realisiert
werden kann.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß bei gleichbleibenden oder variablen
Außendurchmesser der Antriebswelle die Wandstärke des
mittleren Rohrbereiches gleichgehalten ist.
Durch die gleichbleibende Wandstärke der Antriebswelle bei
gleichem oder variablem Außendurchmesser wird eine Quer
schnittsflächenverteilung erreicht, die funktionsoptimiert
ist und die die grundsätzlichen Festigkeitsanforderungen
erfüllt, wobei die erforderliche Verdrehsteifigkeit einge
stellt werden kann und die Eigenresonanzfrequenzen für
Biege- und Torsionsschwingungen der Welle den Anfor
derungen 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 ggfs.
weit hinaus.
Alternativ ist es denkbar, daß zur Erfüllung des oben
genannten Biegesteifigkeitverhältnisses sich der Innen
und/oder Außendurchmesser der Antriebswelle im mittleren
Rohrbereich symmetrisch zur Rohrwellenmitte hin zumindest
teilweise kontinuierlich ändert.
Hierbei kann die Antriebswelle ebenfalls so dimensioniert
werden, daß die Biegeeigenfrequenz im Bereich minimaler
externer Anregung liegen.
Durch einen abgestuften Querschnitt der Rohrwelle wird
ebenfalls eine Änderung der Biegesteifigkeit zur Rohr
wellenmitte hin erzielt, die auch eine Verschiebung der
Biegeeigenfrequenz erlaubt.
Der größte Außendurchmesser kann bei allen Ausführungs
formen in der Nähe der Endbereiche oder in der Rohrwellen
mitte ausgebildet sein, wobei die Antriebswelle zwischen
dem kleinsten und größten Außendurchmesser jeweils konus
förmig ausgebildet ist, so daß eine Änderung der Quer
schnittsfläche erreicht wird. Im Falle einer Ausbildung
mit einem größten Außendurchmesser in der Rohrwellenmitte
wird zudem quasi die Form der ersten Grundschwingung der
Rohrwelle nachgebildet, wobei durch die zunehmende Quer
schnittsfläche eine zunehmende Vergrößerung des Verfor
mungswiderstandes der Antriebswelle zur Rohrwellenmitte
hin erzielt wird.
In den Zeichnungen wird die Erfindung anhand verschiedener
Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit vorderen und hinteren
Antriebswellen,
Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungs
form der Rohrwelle,
Fig. 3-8 jeweils einen Längsschnitt einer weiteren
Ausführungsform der Rohrwelle.
In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug 1 darge
stellt, welches über einen Frontmotor 2 mit einem Getriebe
3 und einem Vorderachsdifferential 4 die Vorderräder 5
über vordere Antriebswellen 6 antreibt. Das Antriebsdreh
moment für die Hinterräder 7 wird vom Vorderachsdifferen
tial 4 abgezweigt und über eine Längsantriebswelle 8 einem
Hinterachsdifferential 9 zugeführt. Das Hinterachsdiffe
rential 9 treibt über hintere Antriebswellen 10 die Hin
terräder 7 an. Die vorderen und hinteren Antriebswellen 6,
10 sind entsprechend der Erfindung ausgebildet.
In Fig. 2 bis 8 ist jeweils eine Antriebswelle 6, 10 dar
gestellt, welche mit ihren verzahnten Aufnahmebereichen an
den Endbereichen 11, 12 in den entsprechenden Ausnehmungen
des nicht dargestellten inneren Gelenkkörpers aufgenommen
werden. Die Wandstärke D ist bei den gezeigten Ausfüh
rungsbeispielen nach Fig. 2, 3 und 6 über die gesamte
Länge der Rohrwelle unverändert. Es ist jedoch auch denk
bar, daß die Wandstärke D im mittleren Bereich Rm der
Rohrwelle sich kontinuierlich ändernd und symmetrisch zur
Rohrwellenmitte M hin ausgebildet ist, wie in den Fig.
4, 5 und 7 dargestellt oder daß die Rohrwelle im Quer
schnitt einen stufenförmigen Verlauf gemäß Fig. 8 aufweist.
In Fig. 2 ist der Außendurchmesser Da im mittleren Bereich
Rm gleichgehalten, so daß sich bei einer gleichbleibenden
Wandstärke D ein zylindrischer Querschnitt ergibt.
In Fig. 3 ist der größte Außendurchmesser Dmax jeweils in
der Nähe der beiden Endbereiche 11, 12 ausgebildet und von
dort verläuft die Antriebswelle 6, 10 konusförmig bis zur
Rohrwellenmitte M hin, wobei die Wandstärke D beibehalten
wird. In den Fig. 4 und 5 wird hingegen zusätzlich die
Wandstärke D geringfügig variiert.
In Fig. 6 ist der größte Außendurchmesser Dmax in der
Rohrwellenmitte M ausgeführt, so daß sich die Rohrwelle 6,
10 beidseitig konusförmig bis zum Endbereich 11,12 ver
jüngt und quasi die Form der ersten Grundschwingung an
nimmt.
In Fig. 7 ist der größte Außendurchmesser Dmax in der Nähe
der beiden Endbereiche 11, 12 ausgebildet, wobei der In
nendurchmesser Di gleichgehalten ist, so daß sich die
Wandstärke D über die Länge der Antriebswelle 6, 10 kon
tinuierlich ändert.
In Fig. 8 ist ein stufenförmiger Verlauf des Querschnittes
einer Antriebswelle 6, 10 dargestellt.
Bezugszeichenliste
1 Kraftfahrzeug
2 Frontmotor
3 Getriebe
4 Vorderachsdifferential
5 Vorderräder
6 Antriebswelle
7 Hinterräder
8 Längsantriebswelle
9 Hinterachsdifferential
10 Antriebswelle
11, 12 Endbereiche
D Wandstärke
Da Außendurchmesser
Di Innendurchmesser
M Rohrwellenmitte
Rm mittlerer Rohrwellenbereich
2 Frontmotor
3 Getriebe
4 Vorderachsdifferential
5 Vorderräder
6 Antriebswelle
7 Hinterräder
8 Längsantriebswelle
9 Hinterachsdifferential
10 Antriebswelle
11, 12 Endbereiche
D Wandstärke
Da Außendurchmesser
Di Innendurchmesser
M Rohrwellenmitte
Rm mittlerer Rohrwellenbereich
Claims (9)
1. Antriebswelle (6, 10), die einstückig durch Präzisions
verformung hergestellt ist, insbesondere zum Antrieb
eines Kraftfahrzeuges (1) in Form einer symmetrischen
Rohrwelle mit einem mittleren Rohrbereich (Rm)
größeren Außendurchmessers (Da), mit beidendig ausge
bildeten Endbereichen (11, 12) und mit verzahnten Auf
nahmebereichen für Drehgelenke,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Biegesteifigkeit der Endbe
reiche (11, 12) gegenüber der des mittleren Rohrbe
reiches (Rm) größer gleich 20 ist.
2. Antriebswelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Rohrbereich (Rm) der Antriebswelle
(6, 10) axial- und rotationssymmetrisch aufgebaut ist.
3. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandstärke (D) des mittleren Rohrbereiches
(Rm) bei gleichbleibendem Außendurchmesser (Da)
gleichgehalten ist.
4. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandstärke (D) des mittleren Rohrbereiches
(Rm) bei variablem Außendurchmesser (Da) gleichge
halten ist.
5. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Innen- (Di) und/oder Außendurchmesser
(Da) des mittleren Rohrbereiches (Rm) symmetrisch zur
Rohrwellenmitte (M) hin zumindest teilweise kontinuier
lich ändert.
6. Antriebswelle nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Rohrbereich (Rm) im Durchmesser
abgestuft ausgebildet ist und daß Übergangsbereiche
zwischen den abgestuften Durchmesserbereichen einen
konusförmigen Innen- (Di) und/oder Außendurchmesser
(Da) aufweisen.
7. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der größte Außendurchmesser (Dmax) des mittleren
Rohrbereiches (Rm) in der Nähe der beiden Endbereiche
(11, 12) ausgebildet ist.
8. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der größte Außendurchmesser (Dmax) des mittleren
Rohrbereiches (Rm) in der Rohrwellenmitte (M) ausge
bildet ist.
9. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Rohrbereich (Rm) zwischen den Endbe
reichen (11, 12) und der Rohrwellenmitte (M) jeweils
konusförmig ausgebildet ist.
Priority Applications (6)
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