DE4010901A1 - Drive shaft for motor vehicle - Google Patents

Drive shaft for motor vehicle

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DE4010901A1 DE19904010901 DE4010901A DE4010901A1 DE 4010901 A1 DE4010901 A1 DE 4010901A1 DE 19904010901 DE19904010901 DE 19904010901 DE 4010901 A DE4010901 A DE 4010901A DE 4010901 A1 DE4010901 A1 DE 4010901A1
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Abstract

The shaft comprises a tubular central portion (Rm) disposal between, and of larger outside diameter than, two end portions (13,14). It is axially asymmetric with the centre of symmetry of its central portion or its centre of gravity axially offset from the centre of the shaft. The cross-sectional area may thus be optimised and the natural frequency of vibration displaced to a value subject to minimum external excitation in use, to reduce noise. Surface formations may be provided on the shaft central portion or damping sleeves fitted to it.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle, die einstückig durch Umformung hergestellt ist, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, in Form einer Rohrwelle mit beid­ endig ausgebildeten Endbereichen und mit verzahnten Auf­ nahmebereichen für Anschlußelemente zur Drehmomentübertra­ gung.The invention relates to a drive shaft, which is in one piece is produced by forming, in particular for driving a motor vehicle, in the form of a tubular shaft with both finely formed end areas and with toothed on ranges for connecting elements for torque transmission supply.

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 stufen­ förmige Enden mit Aufnahmebereichen für die Gelenke aufweist. Der gesamte mittlere Teil der Rohrwelle ist zylindrisch aufgebaut und weist den größten Außendurch­ messer auf. Um eine gleichmäßige mechanische Festigkeit über den gesamten Bereich der Rohrwelle zu erhalten, wird die Wandstärke mit zunehmendem Außendurchmesser verrin­ gert. Die herkömmlichen Hohlwellen weisen eine glatte zylindrische, konische oder parabelförmige Oberfläche auf. Hierdurch ist bei einer bereits optimierten Biegesteifig­ keit, mit einer bestimmten Biegeeigenfrequenz und Masse der Antriebswelle eine Optimierung hinsichtlich der Tor­ sionseigenschaften nicht mehr möglich. Die Torsionseigen­ schaften beinhalten hierbei den maximal zulässigen Ver­ drehwinkel und die Torsionseigenfrequenz. Die Erfahrungen zeigen, das neben den Biegeeigenschaften auch die Tor­ sionseigenschaften gleichrangig behandelt werden müssen. DE-PS 30 09 277 is already a drive shaft of this type for use as a side shaft in the drive of a Motor vehicle known. The drive shaft consists of essentially from a tubular shaft, which has two stages shaped ends with receiving areas for the joints having. The entire middle part of the tubular shaft is cylindrical and has the largest outside diameter knife on. To ensure even mechanical strength to get over the entire area of the tubular shaft reduce the wall thickness with increasing outside diameter device. The conventional hollow shafts are smooth cylindrical, conical or parabolic surface. As a result, is already stiff at an already optimized speed, with a specific natural bending frequency and mass the drive shaft an optimization with regard to the gate sion properties no longer possible. The torsional ones here include the maximum permissible ver angle of rotation and the torsional natural frequency. The experiences show that in addition to the bending properties also the gate sion properties must be treated equally.  

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An­ triebswelle zu schaffen, deren Biege- und/oder Torsions­ steifigkeit jeweils getrennt durch einfache konstruktive Maßnahmen einstellbar sind und wobei die Wandstärke even­ tuell reduziert werden kann.The invention is therefore based on the object to create drive shaft, its bending and / or torsion rigidity separated by simple design Measures are adjustable and the wall thickness even can be reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der Oberfläche der Antriebswelle im mittleren Rohrbereich über eine Fläche verteilte Erhebungen und/oder Vertie­ fungen angeordnet sind.According to the invention the object is achieved in that the surface of the drive shaft in the middle tube area surveys and / or recesses distributed over an area are arranged.

Durch die Anbringung von Erhebungen oder Vertiefungen auf der Oberfläche der Antriebswelle im mittleren Rohrbereich, die nicht zur Befestigung von Teilen oder als Montagehilfe dienen, wird eine Versteifung der Rohrwelle erzielt, die z. B. bei einer gleichbleibenden Biegeeigenschaft eine Veränderung der Torsionseigenschaft in einem weiten Be­ reich ermöglicht. Ebenso können auch die Biegeeigenschaf­ ten bei einer gleichbleibenden Torsionseigenschaft oder Biege- und Torsionseigenschaften gemeinsam verändert wer­ den. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die in der Wellen-Wand verlaufenden Körperschallschwingungen durch derartige Impedanz-Sprünge auf der Außenkontur der An­ triebswelle gestört bzw. behindert werden.By attaching elevations or depressions the surface of the drive shaft in the middle tube area, not for fastening parts or as an assembly aid serve, a stiffening of the tubular shaft is achieved e.g. B. with a constant bending property Change in the torsional property in a wide range richly enabled. Likewise, the bending properties with a constant torsional property or Bending and torsion properties are changed together the. Another advantage is that the Structure-borne sound vibrations running through the wall such impedance jumps on the outer contour of the An drive shaft are disturbed or hindered.

Die Erhebungen können hierbei in Form von Rippen, Noppen und die Vertiefungen in Form von Nuten ausgebildet sein, die in Axial- und/oder Umfangsrichtung oder spiralförmig verlaufen. Bei spiralförmigen Rippen, Nuten oder Noppen ist eine ein- oder mehrgängige Anordnung auf der Ober­ fläche möglich. Ebenso können die Rippen oder Nuten ein- oder mehrreihig in eng nebeneinanderverlaufenden Gruppen zusammengefaßt angeordnet sein. Bei spiralförmig verlaufenden Rippen oder Nuten ist zudem eine Anordnung auf der Oberfläche der Antriebswelle in links oder rechts­ drehender Richtung oder sich kreuzend möglich, so daß eine Erhöhung der Torsions- und Biegesteifigkeit in einem be­ stimmten Verhältnis erzielt wird. Eine Kombination der unterschiedlich verlaufenden Rippen, Nuten oder Noppen ist hierbei ebenfalls durchaus denkbar.The elevations can be in the form of ribs, nubs and the depressions are in the form of grooves, those in the axial and / or circumferential direction or spiral run. For spiral ribs, grooves or knobs is a single or multi-course arrangement on the upper area possible. Likewise, the ribs or grooves single or multi-row in close to each other Groups can be arranged together. At spiral running ribs or grooves is also an arrangement on the surface of the drive shaft in left or right rotating direction or crossing possible, so that a  Increase torsional and bending stiffness in one be agreed ratio is achieved. A combination of the different ribs, grooves or knobs here also quite conceivable.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle mit den obigen Erhebungen oder Vertiefungen ist vorgesehen, daß die Antriebswelle und die Rippen, Nuten oder Noppen auf deren Oberfläche durch Hämmern er­ zeugt werden.In a method according to the invention for producing a Drive shaft with the elevations or depressions above it is provided that the drive shaft and the ribs, Grooves or nubs on their surface by hammering be fathered.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle mit den obigen Erhebungen oder Vertiefungen ist vorgesehen, daß die Antriebswelle und die Rippen oder Nuten auf deren Oberfläche durch Ziehen erzeugt werden.In a method according to the invention for producing a Drive shaft with the elevations or depressions above it is provided that the drive shaft and the ribs or Grooves on the surface of which are created by pulling.

Durch die Hämmer- oder Ziehtechnik können die aufgeführten Oberflächenstrukturen erzielt werden, die eine Verbes­ serung und gezielte Veränderung der Biege- und/oder Tor­ sionseigenschaften ermöglichen.Through the hammering or drawing technique, the listed Surface structures can be achieved using a verb correction and targeted modification of the bending and / or gate sion properties enable.

In den Zeichnungen wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher beschrieben.In the drawings, the invention is based on various Exemplary embodiments described in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit vorderen und hinteren Antriebswellen, Fig. 1 shows a motor vehicle having front and rear drive shafts,

Fig. 2 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform der Antriebswelle, Fig. 2 is a view of a first embodiment of the drive shaft,

Fig. 3-5 jeweils eine Ansicht einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Antriebswelle. Fig. 3-5 each show a view of a further exporting approximate shape of the drive shaft.

In Fig. 1 ist ein allradgetriebes Kraftfahrzeug 1 syste­ matisch 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 wird vom Vorder­ achsdifferential 4 abgezweigt und über eine Längsantriebs­ welle 8 einem Hinterachsdifferential 9 zugeführt. Das Hinterachsdifferential 9 treibt über hintere Antriebswel­ len 10 die Hinterräder 7 an. Die vorderen und hinteren Antriebswellen 6, 10 sollen entsprechend der Erfindung ausgebildet sein.In Fig. 1, an all-wheel drive motor vehicle 1 is shown systematically, which drives the front wheels 5 via front drive shafts 6 via a front engine 2 with a transmission 3 and a front axle differential 4 . The drive torque for the rear wheels is branched off from the front axle differential 4 and is fed via a longitudinal drive shaft 8 to a rear axle differential 9 . The rear axle differential 9 drives the rear wheels 7 via rear drive shafts 10 . The front and rear drive shafts 6 , 10 should be designed according to the invention.

In Fig. 2 bis 5 ist jeweils eine Antriebswelle 6, 10 dar­ gestellt, welche mit ihren verzahnten Aufnahmebereichen an den Endbereichen 11, 12 in entsprechenden Ausnehmungen eines nicht dargestellten inneren Gelenkkörpers aufgenom­ men werden. Die Antriebswellen 6, 10 weisen im mittleren Bereich Rm z. B. eine zylindrische Oberfläche 14 mit einem Außendurchmesser Da im Kreisquerschnitt auf. Auf der Oberfläche 14 befinden sich Erhebungen in Form von Rippen 13 oder Noppen 15, die eine gezielte Beeinflussung der Biege- und Torsionssteifigkeit ermöglichen.In Figs. 2 to 5 is in each case a drive shaft 6, 10 are provided, which are toothed with their receiving areas at the end portions 11, 12 aufgenom in corresponding recesses of an unillustrated inner joint body men. The drive shafts 6, 10 have in the middle region R m z. B. a cylindrical surface 14 with an outer diameter D a in a circular cross section. Elevations in the form of ribs 13 or knobs 15 are located on the surface 14 , which enable the bending and torsional rigidity to be influenced in a targeted manner.

Fig. 2 zeigt beispielsweise die Ausbildung von rechteck­ förmigen Noppen 15 auf der Oberfläche 14 der Antriebswelle 6, 10, die in Axial- und Umfangsrichtung in Reihen ange­ ordnet sind und deren längere Seitenkante in Längsrichtung der Antriebswelle 6, 10 verläuft. Fig. 2 shows, for example, the formation of rectangular knobs 15 on the surface 14 of the drive shaft 6 , 10 , which are arranged in rows in the axial and circumferential direction and the longer side edge of which extends in the longitudinal direction of the drive shaft 6 , 10 .

Fig. 3 zeigt eine Anordnung von zweigängig angeordneten Rippen 13 auf der Oberfläche 14, die spiralförmig links­ drehend ausgebildet sind. In einer ersten Abwandlung die­ ser Anordnung können die Rippen 13 auch mehrreihig in eng nebeneinanderliegenden Gruppen zusammengefaßt spiralförmig verlaufen. Durch die spiralförmig verlaufenden Rippen wird hierbei eine Erhöhung der Torsions- und Biegesteifigkeit bei gleichbleibender Masse erzielt. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß die spiralförmigen Rippen 13 sich kreu­ zend und gegensinnig verlaufend ausgebildet sind. Eine Kombination der Erhebungen aus den Fig. 1 und 2 mit z. B. schmalen Rippen und breiten Noppen wäre ebenso denkbar. FIG. 3 shows an arrangement of ribs 13 arranged in two courses on the surface 14 , which are designed to rotate spirally to the left. In a first modification of this arrangement, the ribs 13 can also spiral together in several rows in closely adjacent groups. The spiral ribs increase torsional and bending stiffness while maintaining the same mass. There is also the possibility that the spiral ribs 13 are designed to cross and run in opposite directions. A combination of the surveys from FIGS. 1 and 2 with z. B. narrow ribs and wide knobs would also be conceivable.

Fig. 4 zeigt beispielsweise Rippen 13, die in Axialrich­ tung der Antriebswelle 6, 10 verlaufen und nur eine Erhö­ hung der Biegesteifigkeit hervorrufen. Fig. 4 shows, for example, ribs 13 which extend in the axial direction of the drive shaft 6 , 10 and only cause an increase in the bending stiffness.

Fig. 5 zeigt eine Ausbildung der Oberfläche 14 der An­ triebswelle 6, 10 mit sich kreuzenden Rippen 13, die in Axial- und Umfangsrichtung verlaufen und eine starke Bie­ gesteifigkeits und schwache Torsionssteifigkeitsverbes­ serung bei gleichbleibender Masse verursachen. Fig. 5 shows an embodiment of the surface 14 of the drive shaft 6 , 10 with intersecting ribs 13 which extend in the axial and circumferential directions and cause a strong bending stiffness and weak torsional stiffness improvement with constant mass.

BezugszeichenlisteReference symbol list

 1 Kraftfahrzeug
 2 Frontmotor
 3 Getriebe
 4 Vorderachsdifferential
 5 Vorderrad
 6 Antriebswelle
 7 Hinterrad
 8 Längsantriebswelle
 9 Hinterachsdifferential
10 Antriebswelle
11, 12 Endbereich
13 Rippe
14 Oberfläche
15 Noppe
Rm mittlerer Rohrwellenbereich
Da Außendurchmesser 1 motor vehicle
2 front engine
3 gears
4 front axle differential
5 front wheel
6 drive shaft
7 rear wheel
8 longitudinal drive shaft
9 rear axle differential
10 drive shaft
11, 12 end area
13 rib
14 surface
15 pimples
R m middle tube shaft area
D a outer diameter

Claims (11)

1. Antriebswelle (6, 10), die einstückig durch Umformung hergestellt ist, insbesondere im Antrieb eines Kraft­ fahrzeuges (1), in Form einer Rohrwelle mit beidendig ausgebildeten Endbereichen (11, 12) und mit verzahnten Aufnahmebereichen für Anschlußelemente zur Drehmoment­ übertragung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche (14) der Antriebswelle (6, 10) im mittleren Rohrbereich (Rm) über eine Fläche ver­ teilte Erhebungen und/oder Vertiefungen angeordnet sind.1. Drive shaft ( 6 , 10 ) which is made in one piece by deformation, in particular in the drive of a motor vehicle ( 1 ), in the form of a tubular shaft with both end portions ( 11 , 12 ) and with toothed receiving areas for connecting elements for torque transmission, thereby characterized in that on the surface ( 14 ) of the drive shaft ( 6 , 10 ) in the central tube region (R m ) over a surface ver elevations and / or depressions are arranged. 2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen in Form von Rippen (13) ausgebildet sind.2. Drive shaft according to claim 1, characterized in that the elevations are designed in the form of ribs ( 13 ). 3. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen in Form von Noppen (15) ausgebildet sind. 3. Drive shaft according to claim 1, characterized in that the elevations are in the form of knobs ( 15 ). 4. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in Form von Nuten ausgebildet sind.4. Drive shaft according to one or more of the claims 1 to 3, characterized, that the depressions are in the form of grooves are. 5. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13), Nuten oder Noppen (15) in Axial- und/oder Umfangsrichtung angeordnet sind.5. Drive shaft according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the ribs ( 13 ), grooves or knobs ( 15 ) are arranged in the axial and / or circumferential direction. 6. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13), Nuten oder Noppen (15) spiral­ förmig und ein- oder mehrgängig auf der Oberfläche (14) angeordnet sind.6. Drive shaft according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the ribs ( 13 ), grooves or knobs ( 15 ) are arranged spirally and in one or more threads on the surface ( 14 ). 7. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) oder Nuten spiralförmig und sich kreuzend auf der Oberfläche (14) angeordnet sind.7. Drive shaft according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the ribs ( 13 ) or grooves are arranged spirally and intersecting on the surface ( 14 ). 8. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) oder Nuten in Axial- und/oder Umfangsrichtung mit spiralförmig verlaufenden Rippen (13) oder Nuten kombiniert angeordnet sind.8. Drive shaft according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the ribs ( 13 ) or grooves are arranged in the axial and / or circumferential direction combined with spirally extending ribs ( 13 ) or grooves. 9. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) oder Nuten mehrreihig in eng ne­ beneinanderverlaufenden Gruppen angeordnet sind und daß mehrere Gruppen im mittleren Rohrbereich (Rm) auf der Oberfläche (14) der Antriebswelle (6, 10) aus­ gebildet sind.9. Drive shaft according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the ribs ( 13 ) or grooves are arranged in several rows in closely ne adjacent groups and that several groups in the central tube region (R m ) on the surface ( 14 ) of Drive shaft ( 6 , 10 ) are formed. 10. Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6, 10) mit den Rippen (13), Nuten oder Noppen (15) auf deren Oberfläche (14) durch Hämmern erzeugt werden.10. A method for producing a drive shaft according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the drive shaft ( 6 , 10 ) with the ribs ( 13 ), grooves or knobs ( 15 ) on the surface ( 14 ) generated by hammering will. 11. Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6, 10) mit den Rippen (13) oder Nuten durch Ziehen erzeugt werden.11. A method for producing a drive shaft according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the drive shaft ( 6 , 10 ) with the ribs ( 13 ) or grooves are generated by pulling.
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