EP2344779A1 - Dämpfereinheit für eine welle - Google Patents

Dämpfereinheit für eine welle

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Publication number
EP2344779A1
EP2344779A1 EP09798869A EP09798869A EP2344779A1 EP 2344779 A1 EP2344779 A1 EP 2344779A1 EP 09798869 A EP09798869 A EP 09798869A EP 09798869 A EP09798869 A EP 09798869A EP 2344779 A1 EP2344779 A1 EP 2344779A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
damper unit
parts
axially
shaft
unit according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09798869A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Roser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neumayer Tekfor Holding GmbH
Original Assignee
Neumayer Tekfor Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neumayer Tekfor Holding GmbH filed Critical Neumayer Tekfor Holding GmbH
Publication of EP2344779A1 publication Critical patent/EP2344779A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/1201—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon for damping of axial or radial, i.e. non-torsional vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement
    • F16D3/065—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement by means of rolling elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2232/00—Nature of movement
    • F16F2232/04—Rotary-to-translation conversion

Definitions

  • the invention relates to a damper unit, in particular for a drive train of a motor vehicle with two parts connected to one another in a rotationally connected manner and an axially elastic element arranged therebetween.
  • Such damper units are used for example for damping axial vibrations and to compensate for small angular offsets between two waves and have become known in a variant as Hardytrainn.
  • DE 9313417 U1 shows a corresponding structure.
  • the elastic disc serves as a torque damper for capturing torque shocks and to compensate for a small angular offset between the components associated with the flange parts.
  • the diameter of the elastic disc In order to transmit the required torque via such a damper unit, the diameter of the elastic disc must be dimensioned accordingly due to acting on the elastic disk circumferential forces, so that compared to the diameter of the shaft provided a multiple diameter of the damper unit and must be taken into account in the appropriate space , An axial length compensation is not possible by means of such damper units.
  • Two shaft sections for example, according to the patent DE 611 129 slidably connected to each other via a helical toothing.
  • a connection of shaft parts is described in which a thread also a sliding relative displacement of the shaft parts to each other is possible.
  • a damper unit in particular in a drive train of a motor vehicle between two rotationally connected parts, wherein the two parts are at least limited axially displaceable and between these an axially elastic element is arranged, which acts on the two parts by means of a thread-like rotational movement against each other becomes.
  • a damping unit formed in this way the axially elastic element is acted upon axially and not in the circumferential direction in order to transmit the required torque.
  • the damper unit can be designed with a much smaller diameter than Hardyusionn, for example, with a maximum of twice, preferably one and a half times the diameter of a shaft or two shaft sections, on or between which the damper unit is received.
  • Such a damper unit is also able to provide a length compensation, since an axial feed is achieved by the thread-like tension by gently rotating the shaft. Due to a transmitted torque therefore a driven shaft or two
  • Shaft sections always biased axially with an intermediate damper unit. It is understood that in a torque reversal of the axial travel of the damper unit is limited by a corresponding installation situation.
  • the proposed damper unit is in addition to the inclusion of the two parts between two shaft sections, for example, a multi-part drive shaft for an end-side connection of a shaft to another component such as a differential or a rotary joint, for example for a drive a wheel by means of a side wave. It is understood that by a corresponding thread clearance of the two parts and a small angular offset of two waves can be compensated.
  • a first of the two parts of the damper unit has a sleeve-shaped Anformung, in which the axially elastic member is received and in which engages the second of the two parts by means of an axial projection.
  • the pitch of the partial thread is designed so that the axially traveled path is large compared to the angle of rotation by the Axialanmaschine of the partial thread over the peripheral portions strongly outweigh.
  • the partial thread in one embodiment consists of less than one thread. This means that the pitch of the partial thread may be less than one, preferably less than one quarter of the circumference.
  • the maximum angle of rotation of the two parts against each other for example, be designed from a few degrees up to 90 °.
  • the axial approach and in the sleeve-shaped Anformung distributed over the circumference longitudinal grooves are provided with a share in the circumferential direction.
  • At least one ball is accommodated in each of the mutually opposite longitudinal grooves.
  • the balls are held in an embodiment in a ball cage.
  • Such a rolling motion is much easier than the prior art and thus less powerful and less loss to accomplish. This is accompanied by a reduced wear.
  • the partial thread can be formed in simple cases from a conventional helical gear with interlocking screw threaded portions. It has proven to be advantageous to form the partial transmission of a ball screw segment.
  • a further advantageous embodiment of the damper unit may include an axial extension having a central opening in which a receiving part is received with a radially expanded board, wherein the axially elastic member is received between an end face of the axial extension and the board and the board whose end face is axially supported on the sleeve-like Anformung.
  • the axially elastic element can be designed annular and at the same time radially inwardly centered.
  • the contacting surfaces may be finished as ground and / or provided with lubricants.
  • an intermediate disc which is independent of the necessary treatment such as hardening and material selection with respect to the axial approach to the material used and its treatment and to the requirements for acting on the axially elastic element is adjusted.
  • the intermediate disc can be provided for the rotational decoupling of the axially elastic element with respect to the axial stop, for example, if the friction between the axially elastic element and the intermediate discs is made larger than the friction between the axial stop and the intermediate disc.
  • the axially elastic element can be biased between the two parts or with play.
  • a ring member made of an elastic material, such as rubber, reinforced rubber or plastic and known as composite mixtures of this or this with other inorganic substances, are used.
  • Such a ring member may have a volume that is smaller than a built-in volume or working volume in the non-strained or merely biased state of the two parts.
  • a substantially cylindrical working volume can be provided, wherein the ring part has a substantially circular cross-section.
  • axial loading can provide displacement forces dependent on the axial bracing path, so that characteristic curves of the damper unit that vary over the geometrical conditions can be represented in particular in connection with a varying design of the pitch of the partial thread. For example, after completion of the decreasing with increasing axial force working volume a particularly stiff second stage of a characteristic and thus after exhaustion of the elastically damped axial travel a hard, but non-metallic stop can be achieved.
  • a spring unit made of steel or comparable materials can be used as an axially elastic element.
  • This spring unit can be formed at least as a helical compression spring or a helical spring package from radially into one another and / or serially arranged coil springs, whereby the characteristics of the damper unit can be designed in accordance with multi-stage. When going on block springs also a hard stop can be achieved.
  • the spring unit may be formed from a disc spring assembly of axially stacked disc springs. By the Characteristic characteristic of disc springs corresponding characteristics of the damper unit can be displayed.
  • a propeller shaft in particular a longitudinal or side shaft in the drive train of a motor vehicle, wherein at least one axially elastic element is mounted between two shaft parts, at least one end of the shaft and / or between one end and a subsequent constant velocity joint or the like.
  • a damper unit according to one of the preceding embodiments is provided.
  • FIG. 1 shows a damper unit with an axially elastic element made of an elastic material in section
  • FIG. 2 shows an exploded view of the damper unit of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an alternative to the damper unit of Figures 1 and 2 embodiment of a damper unit with an axially elastic element in the form of a cup spring package in section
  • Figure 4 is an exploded view of the damper unit of Figure 3
  • FIG 5 is an external view of the damper units shown in Figures 1 to 4, and
  • Figure 6 shows a section through a propeller shaft with an inventive
  • FIG. 1 shows the damper unit 1 in section with the first parts 2 and a second part 3 assigned to one drive side and one driven side.
  • the first part 2 has a sleeve-shaped formation 4 in which the axial projection 5 of the second part 3 engages.
  • the two parts 2, 3 are axially rotatable against each other along a partial thread 6 and thereby load the axially elastic element 7, which in the shown
  • an elastic material such as an elastomer such as rubber, plastic such as Viton®, EPDM, inorganic elastomers or their combination is formed.
  • the elastic material may be suitably reinforced, for example by means of glass fibers, carbon additives and / or metal additives.
  • a ball screw segment 8 is used in the illustrated embodiment, which allows a low-friction rotation of the two parts 2, 3 for acting on the axially elastic element 7.
  • each longitudinal grooves 9, 10 are arranged with a peripheral portion in the Anformung 4 and the axial extension, which force a axial movement of the two parts a screwing movement, which causes an axial compression of the axially elastic member 7.
  • a corresponding characteristic of the damper unit 1 can be specified.
  • the axially elastic element 7, which is designed as an annular part 11, is supported in the example shown by an intermediate disc 13 supported on the end face 12 of the axial extension 5 and on the other side by a radially widened rim 14 of a receiving part 15.
  • the receiving part 15 is received in a central opening 16 of the axial extension 5.
  • the interfaces between the inner periphery of the opening 16 and the outer periphery of the receiving part 15 can be used to adjust a Hysteresis of the damper unit 1 have a targeted friction, but preferably they have to avoid friction play, are lubricated and / or greased and / or finely finished as ground.
  • the receiving part 15 is supported by means of the board 14 axially on an end face 17 of the axial Anformung.
  • the contact surfaces or support surfaces 18, 19 between board 14 and end face are configured conical.
  • the intermediate ring 13 slides in axial loading of the parts 2, 3 against each other preferably opposite the end face 12 of the axial extension 5, so that an optionally wear-prone walking of the ring member 11 on the washer 13 is omitted.
  • an optionally wear-prone walking of the ring member 11 on the washer 13 is omitted.
  • in order to reduce the friction at the contact surface between the intermediate disc 13 and the end face 12 can be processed accordingly as lubricated and / or greased and / or sanded.
  • the ring member 11 has a substantially circular cross section and is housed in a preferably cylindrical working space 20.
  • the ring member 11 has in the non-tensioned state, a smaller volume than the working space 20, so that at a successful example, as a result of axial vibrations or thrusting acting on the two parts 2, 3 against each other, the ring member is first elastically deformed and the remaining free corners rounded can be filled in. In this way, a rather slightly rising characteristic curve with increasing loading of the ring part, until the volume of axially decreasing with increasing admission volume of the working space 20 is almost completely filled. Thereafter, the rigidity of the ring member and thus the characteristic rise sharply, so that a substantially two-stage characteristic can be adjusted.
  • Figure 2 shows an exploded view of the damper unit 1 of Figure 1 with the first part 2, which may be made by means of a forming process, and the second part 3, which may be made of a pipe section.
  • the longitudinal grooves 9, 10 are introduced, for example, embossed.
  • the balls 21 are guided, which are accommodated in a ball cage 22.
  • the receiving part 15 is received, which receives the ring member 11 and the washer 13 and then the axial extension 5 of the second part 3.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a damper unit 1a which is slightly modified relative to the damper unit 1 of FIG.
  • the axially elastic element 7 is formed by a plate spring packet 23, which consists of a layering of individual disc springs 24.
  • the plate spring package 23 can be adjusted by a different selection of the stiffness of the disc springs 24 and a different number of disc springs 24 to represent multi-level characteristics of the damper unit 1a. Going to block disc springs 24 can be provided for a characteristic area with particularly steep curve.
  • FIG 4 shows the damper unit 1a shown in Figure 3 in an exploded view with respect to the exploded view of the damper unit 1 shown in Figure 2 axially elastic element 7 which is equipped with individual, the plate spring package 23 forming disc springs 24.
  • FIG. 5 shows an external view of the damper unit 1 a, which is identical to the outside view of the damper unit 1.
  • the two parts 2, 3 have for connection to a shaft, not shown, or a shaft part in each case a sleeve-shaped flange 25, 26, with which the shaft forms a positive connection.
  • the outer diameter of the damper units 1, 1a can be kept small by smaller dimensions of the axially elastic element 7 ( Figures 1 and 3) due to the axial loading and the torque transmission via the longitudinal grooves 9, 10 and the balls 21, so that the outer diameter relative to the diameter the recorded in the flanges 25, 26 waves is only slightly larger.
  • FIG. 6 shows a propeller shaft 100, in particular a propeller shaft, which has a damper unit 1 according to the invention.
  • Two joints 101 with internal teeth 102 are provided laterally for connection to other vehicle components.
  • the damper unit 1 is closed with a rolling bellows 103 on the side at which a shaft portion projects as an inner hub in it.
  • This - in the drawing middle - shaft portion also has a displacement unit 104, which is provided here for example for assembly or crash purposes.
  • no additional displacement unit 104 is provided in addition to the damper unit 1, which also allows axial displacement.
  • a bellows 105 with reinforcing rings 106 is provided in this embodiment for sealing.
  • both seals 103, 105 may also be identical.
  • a propeller shaft 100 shown here can be installed in this or modified version simply or multiply in a multi-part shaft.
  • the latter e.g. in a two-piece shaft with center bearing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinheit (1) bestehend aus zwei drehschlüssig miteinander verbundenen Teilen (2, 3), zwischen denen ein axial elastisches Element (7) angeordnet ist. Derartige Dämpfereinheiten werden insbesondere zur Axialdämpfung und zum Ausgleich eines geringen Achsversatzes von Wellen in Antriebssträngen eingesetzt. Zur Verbesserung derartiger Dämpfereinheiten insbesondere bezüglich ihres Außendurchmessers wird vorgeschlagen, den axial wirksamen Energiespeicher mittels einer bei einer Axialbeaufschlagung gewindeartig erzwungenen Drehbewegung der beiden Teile zu beaufschlagen.

Description

Dämpfereinheit für eine Welle
Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinheit insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei drehschlüssig miteinander verbundenen Teilen und einem dazwischen angeordneten axial elastischen Element.
Derartige Dämpfereinheiten werden beispielsweise zur Dämpfung von Axialschwingungen und zum Ausgleich geringer Winkelversätze zwischen zwei Wellen eingesetzt und sind in einer Variante als Hardyscheiben bekannt geworden. Die DE 9313417 U1 zeigt hierzu einen entsprechenden Aufbau. Hierbei werden zwei radial erweiterte, jeweils an einem Wellenteil oder einem anderen die Drehung der Welle übertragendem Teil angeordnete Flanschteile über den Umfang abwechselnd mit einer elastischen, beispielsweise aus einem Gummi- /Stahlgeflechtverbund bestehenden Scheibe verbunden. Die elastische Scheibe dient dabei als Drehmomentdämpfer zum Auffangen von Drehmomentschlägen sowie zum Ausgleich eines geringen Winkelversatzes zwischen den den Flanschteilen zugeordneten Bauteilen. Um das erforderliche Drehmoment über eine derartige Dämpfereinheit übertragen zu können, muss infolge der auf die elastische Scheibe wirkenden Umfangskräfte der Durchmesser der elastischen Scheibe entsprechend dimensioniert werden, so dass gegenüber dem Durchmesser der Welle ein mehrfacher Durchmesser der Dämpfereinheit vorgesehen und im entsprechenden Bauraum berücksichtigt werden muss. Ein axialer Längenausgleich ist mittels derartiger Dämpfereinheiten nicht möglich. Zwei Wellenabschnitte werden beispielsweise gemäß der Patentschrift DE 611 129 verschiebbar über eine Schrägverzahnung miteinander verbunden. Ähnlich wird auch in der Offenlegungsschrift DE 195 25 271 A1 eine Verbindung von Wellenteilen beschrieben, in welcher über ein Gewinde ebenfalls eine schiebende relative Verlagerung der Wellenteile zueinander möglich ist. Es ergibt sich daher die Aufgabe, eine Dämpfereinheit insbesondere für eine Welle wie Gelenkwelle insbesondere eine Längs- und/oder Seitenwelle in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, die einen geringeren Durchmesser aufweist. Weiterhin soll eine derartige Dämpfereinheit einen Längenausgleich ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch eine Dämpfereinheit insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen zwei drehschlüssig verbundenen Teilen gelöst, wobei die beiden Teile zumindest begrenzt zueinander axial verlagerbar sind und zwischen diesen ein axial elastisches Element angeordnet ist, das von den beiden Teilen mittels einer gewindeartigen Drehbewegung gegeneinander beaufschlagt wird. Durch eine derartig ausgebildete Dämpfereinheit wird das axial elastische Element axial und nicht in Umfangsrichtung beaufschlagt, um das geforderte Drehmoment zu übertragen. Infolgedessen kann die Dämpfereinheit mit einem wesentlich geringeren Durchmesser ausgeführt werden als Hardyscheiben, beispielsweise mit maximal zweifachem, vorzugsweise eineinhalbfachem Durchmesser einer Welle oder zwei Wellenabschnitten, an der beziehungsweise zwischen denen die Dämpfereinheit aufgenommen ist. Eine derartige Dämpfereinheit ist auch in der Lage, einen Längenausgleich bereitzustellen, da durch die gewindeartige Verspannung durch leichtes Verdrehen der Welle ein axialer Vorschub erzielt wird. Infolge eines übertragenen Drehmoments werden daher eine angetriebene Welle oder zwei
Wellenabschnitte mit einer zwischengeschalteten Dämpfereinheit stets axial vorgespannt. Es versteht sich, dass bei einer Drehmomentumkehr der Axialweg der Dämpfereinheit durch eine entsprechende Einbausituation begrenzt ist. Die vorgeschlagene Dämpfereinheit eignet sich neben der Aufnahme der beiden Teile zwischen zwei Wellenabschnitten, beispielsweise einer mehrteiligen Antriebswelle auch für einen endseitigen Anschluss einer Welle an ein weiteres Bauteil wie Differential oder einem Drehgelenk, beispielsweise für einen Antrieb eines Rads mittels einer Seitenwelle. Es versteht sich, dass durch ein entsprechendes Gewindespiel der beiden Teile auch ein geringer Winkelversatz zweier Wellen ausgeglichen werden kann. Ein erstes der beiden Teile der Dämpfereinheit weist eine hülsenförmige Anformung auf, in die das axial elastische Element aufgenommen ist und in die das zweite der beiden Teile mittels eines axialen Ansatzes eingreift. Zwischen Anformung und Ansatz ist dabei ein Teilgewinde angeordnet, mittels dessen Anformung und Ansatz unter geringer Verdrehung das axial wirksame Element axial beaufschlagt wird. Dabei ist in einer Ausgestaltung die Steigung des Teilgewindes so ausgelegt, dass der axial zurückgelegte Weg groß gegenüber dem des Verdrehwinkels ist, indem die Axialanteile des Teilgewindes gegenüber den Umfangsanteilen stark überwiegen. Infolgedessen besteht das Teilgewinde in einer Ausgestaltung aus weniger als einem Gewindegang. Dies bedeutet, dass die Teilung des Teilgewindes kleiner eins, vorzugsweise kleiner als ein Viertel des Umfangs sein kann. Abhängig von den geforderten Elastizitäten und einer dadurch auszulegenden Elastizität des axial elastischen Elements kann der maximale Verdrehwinkel der beiden Teile gegeneinander beispielsweise von wenigen Grad bis zu 90° ausgelegt werden. Im axialen Ansatz und in der hülsenförmigen Anformung sind jeweils über den Umfang verteilte Längsnuten mit einem Anteil in Umfangsrichtung vorgesehen. In den sich einander gegenüberliegenden Längsnuten ist jeweils mindestens eine Kugel untergebracht. Durch die Kugeln in den sich einander gegenüberliegenden Längsnuten, die somit Paare bilden, wird eine Rollbewegung zwischen den zwei drehschlüssig verbundenen Teilen ermöglicht. Die Kugeln sind in einer Ausgestaltung in einem Kugelkäfig gehalten. Eine solche Rollbewegung ist gegenüber dem Stand der Technik deutlich leichter und somit kraftärmer und verlustärmer zu bewerkstelligen. Damit geht auch ein verminderter Verschleiß einher. Das Teilgewinde kann in einfachen Fällen aus einem gewöhnlichen Schraubgetriebe mit ineinander greifenden Schraubgewindeabschnitten gebildet sein. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Teilgetriebe aus einem Kugelgewindesegment zu bilden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Dämpfereinheit kann einen axialen Ansatz enthalten, der eine zentrale Öffnung aufweist, in dem ein Aufnahmeteil mit einem radial erweiterten Bord aufgenommen ist, wobei das axial elastische Element zwischen einer Stirnfläche des axialen Ansatzes und dem Bord aufgenommen ist und der Bord an dessen Stirnfläche an der hülsenartigen Anformung axial abgestützt ist. Auf diese Weise kann das axial elastische Element ringförmig ausgestaltet und gleichzeitig radial innen zentriert werden. Zur besseren Anpassung der als axiale Stützflächen ausgebildeten Anlageflächen des Bunds des Aufnahmeteils und der hülsenförmigen Anformung, die beispielsweise mittels Umformverfahren oder spanend hergestellt ist, können diese konisch ausgebildet sein. Zur Vermeidung eines Reibmoments zwischen Aufnahmeteil und axialem Ansatz kann zwischen diesen ein geringes Spiel vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die sich berührenden Flächen feinbearbeitet wie geschliffen und/oder mit Gleitstoffen versehen sein. Zwischen der stirnseitigen Beaufschlagungsfläche des axialen Ansatzes und dem axial elastischen Element kann eine Zwischenscheibe angeordnet sein, die bezüglich des verwendeten Materials und dessen Behandlung unabhängig von der notwendigen Behandlung wie Härtung und Materialauswahl gegenüber dem axialen Ansatz ist und an die Anforderungen zur Beaufschlagung des axial elastischen Elements angepasst ist. Weiterhin kann die Zwischenscheibe zur Drehentkoppelung des axial elastischen Elements gegenüber dem axialen Anschlag vorgesehen werden, wenn beispielsweise die Reibung zwischen axial elastischem Element und Zwischenscheiben größer ausgelegt wird als die Reibung zwischen axialem Anschlag und Zwischenscheibe. Abhängig von der Anwendung der Dämpfereinheit kann das axial elastische Element vorgespannt zwischen den beiden Teilen angeordnet werden oder mit Spiel. Als axial elastisches Element kann beispielsweise ein Ringteil aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise Gummi, verstärkter Gummi oder Kunststoff sowie als Composite bekannte Mischungen dieser oder dieser mit anderen anorganischen Stoffen, eingesetzt werden. Ein derartiges Ringteil kann ein Volumen aufweisen, das im nicht verspannten oder lediglich vorgespannten Zustand der beiden Teile kleiner ist als ein Einbauvolumen oder Arbeitsvolumen. Beispielsweise kann ein im Wesentlichen zylindrisches Arbeitsvolumen vorgesehen werden, wobei das Ringteil einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist. Durch axiale Beaufschlagung können dadurch je nach ausgelegtem Volumen zur Verdrängung des elastischen Ringteils vom axialen Verspannweg abhängige Verdrängungskräfte vorgesehen werden, so dass über die geometrischen Verhältnisse variierende Kennlinien der Dämpfereinheit insbesondere in Verbindung mit einer variierenden Auslegung der Steigung des Teilgewindes dargestellt werden können. Beispielsweise kann nach vollständiger Ausfüllung des mit zunehmender Axialkraft abnehmenden Arbeitsvolumens eine besonders steife zweite Stufe einer Kennlinie und damit nach Aufbrauch des elastisch gedämpften Axialwegs ein harter, jedoch nicht metallischer Anschlag erzielt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann als axial elastisches Element eine Federeinheit aus Stahl oder vergleichbaren Materialien verwendet werden. Diese Federeinheit kann zumindest als eine Schraubendruckfeder oder ein Schraubenfederpaket aus radial ineinander und/oder seriell angeordneten Schraubenfedern gebildet sein, wodurch die Kennlinien der Dämpfereinheit entsprechend mehrstufig ausgelegt werden können. Bei auf Block gehenden Federn kann ebenfalls ein harter Anschlag erzielt werden. Weiterhin kann die Federeinheit aus einem Tellerfederpaket aus axial geschichteten Tellerfedern gebildet sein. Durch die Kennliniencharakteristik von Tellerfedern können entsprechende Kennlinien der Dämpfereinheit dargestellt werden.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Gelenkwelle insbesondere eine Längs- oder Seitenwelle im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, wobei zumindest ein axial elastisches Element zwischen zwei Wellenteilen, an zumindest einem Ende der Welle und/oder zwischen einem Ende und einem nachfolgenden Gleichlaufgelenk oder dergleichen montiert ist. Alternativ bzw. ergänzend ist eine Dämpfereinheit nach einer der vorhergehenden Ausgestaltungen vorgesehen.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Dämpfereinheit mit einem axial elastischen Element aus einem elastischen Werkstoff im Schnitt
Figur 2 eine Explosionsdarstellung der Dämpfereinheit der Figur 1 ,
Figur 3 eine zu der Dämpfereinheit der Figuren 1 und 2 alternative Ausführungsform einer Dämpfereinheit mit einem axial elastischen Element in Form eines Tellerfederpakets im Schnitt, Figur 4 eine Explosionsdarstellung der Dämpfereinheit der Figur 3,
Figur 5 eine Außenansicht der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Dämpfereinheiten, und
Figur 6 einen Schnitt durch eine Gelenkwelle mit einer erfindungsgemäßen
Dämpfereinheit. Figur 1 zeigt die Dämpfereinheit 1 im Schnitt mit den jeweils einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite zugeordneten ersten Teilen 2 und einem zweiten Teil 3. Das erste Teil 2 weist eine hülsenförmige Anformung 4 auf, in die der axial Ansatz 5 des zweiten Teils 3 eingreift. Die beiden Teile 2, 3 sind bei axialer Belastung gegeneinander entlang eines Teilgewindes 6 verdrehbar und belasten dabei das axial elastische Element 7, das in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise einem Elastomer wie Gummi, Kunststoff wie Viton®, EPDM, anorganischen Elastomeren oder deren Kombination gebildet ist. Der elastische Werkstoff kann in geeigneterweise verstärkt sein, beispielweise mittels Glasfasern, Kohlenstoffzusätzen und/oder Metallzusätzen.
Zur Darstellung des Teilgewindes 6 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kugelgewindesegment 8 verwendet, das eine reibungsarme Verdrehung der beiden Teile 2, 3 zur Beaufschlagung des axial elastischen Elements 7 ermöglicht. Hierzu sind jeweils in der Anformung 4 und dem axialen Ansatz 5 Längsnuten 9, 10 mit einem Umfangsanteil angeordnet, die bei axialer Beaufschlagung der beiden Teile eine Schraubbewegung erzwingen, die eine axiale Kompression des axial elastischen Elements 7 bewirkt. Je nach Ausgestaltung der Steigung der Längsnuten 9, 10 und den elastischen Eigenschaften des axial elastischen Elements 7 kann eine entsprechende Kennlinie der Dämpfereinheit 1 vorgegeben werden.
Das axial elastische Element 7, das als Ringteil 11 ausgebildet ist, wird in dem gezeigten Beispiel von einer sich an der Stirnfläche 12 des axialen Ansatzes 5 abstützenden Zwischenscheibe 13 und an der anderen Seite von einem radial erweiterten Bord 14 eines Aufnahmeteils 15 abgestützt. Das Aufnahmeteil 15 ist in einer zentralen Öffnung 16 des axialen Ansatzes 5 aufgenommen. Die Grenzflächen zwischen dem Innenumfang der Öffnung 16 und dem Außenumfang des Aufnahmeteils 15 können zur Einstellung einer Hysterese der Dämpfereinheit 1 eine gezielte Reibung aufweisen, vorzugsweise weisen diese jedoch zur Vermeidung von Reibung Spiel auf, sind gleitbeschichtet und/oder gefettet und/oder feinbearbeitet wie geschliffen. Das Aufnahmeteil 15 stützt sich mittels des Bords 14 axial an einer Stirnfläche 17 der axialen Anformung ab. Die Anlageflächen oder Stützflächen 18, 19 zwischen Bord 14 und Stirnfläche sind konisch ausgestaltet.
Der Zwischenring 13 gleitet bei axialer Beaufschlagung der Teile 2, 3 gegeneinander vorzugsweise gegenüber der Stirnfläche 12 des axialen Ansatzes 5, so dass ein gegebenenfalls verschleißbehaftetes Walken des Ringteils 11 auf der Zwischenscheibe 13 unterbleibt. Hierzu kann zur Verminderung der Reibung an der Kontaktfläche zwischen dem Zwischenscheibe 13 und der Stirnfläche 12 entsprechend bearbeitet wie gleitbeschichtet und/oder befettet und/oder geschliffen sein.
Das Ringteil 11 weist einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf und ist in einem vorzugsweise zylindrischen Arbeitsraum 20 untergebracht. Das Ringteil 11 weist im nicht verspannten Zustand ein kleineres Volumen als der Arbeitsraum 20 auf, so dass bei einer beispielsweise infolge von Axialschwingungen oder -stoßen erfolgenden Beaufschlagung der beiden Teile 2, 3 gegeneinander das Ringteil zuerst elastisch verformt wird und die freibleibenden Ecken, die gerundet sein können, ausfüllt. Auf diese Weise stellt sich eine eher leicht ansteigende Kennlinie bei zunehmender Beaufschlagung des Ringteils ein, bis das Volumen des sich axial mit zunehmender Beaufschlagung verringernden Volumens des Arbeitsraums 20 nahezu vollständig ausgefüllt ist. Danach steigen die Steifigkeit des Ringteils und damit die Kennlinie stark an, so dass eine im Wesentlichen zweistufige Kennlinie eingestellt werden kann. Figur 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Dämpfereinheit 1 der Figur 1 mit dem ersten Teil 2, das mittels eines Umformverfahrens hergestellt sein kann, und dem zweiten Teil 3, das aus einem Rohrabschnitt hergestellt sein kann. In die beiden Teile 2, 3 sind die Längsnuten 9, 10 eingebracht, beispielsweise eingeprägt. In den Längsnuten 9, 10 werden die Kugeln 21 geführt, die in einem Kugelkäfig 22 aufgenommen sind. In die hülsenförmige Anformung 4 wird das Aufnahmeteil 15 aufgenommen, das das Ringteil 11 und die Zwischenscheibe 13 sowie anschließend den axialen Ansatz 5 des zweiten Teils 3 aufnimmt.
Figur 3 zeigt ein zur Dämpfereinheit 1 der Figur 1 leicht verändertes Ausführungsbeispiel einer Dämpfereinheit 1a. Hier ist das axial elastische Element 7 durch ein Tellerfederpaket 23 gebildet, das aus einer Schichtung einzelner Tellerfedern 24 besteht. Das Tellerfederpaket 23 kann durch eine unterschiedliche Auswahl der Steifigkeit der Tellerfedern 24 sowie eine unterschiedliche Anzahl von Tellerfedern 24 zur Darstellung mehrstufiger Kennlinien der Dämpfereinheit 1a angepasst werden. Auf Block gehende Tellerfedern 24 können dabei für einen Kennlinienbereich mit besonders steiler Kennlinie vorgesehen werden.
Figur 4 zeigt die in der Figur 3 dargestellte Dämpfereinheit 1a in Explosionsdarstellung mit gegenüber der in Figur 2 dargestellten Explosionsdarstellung der Dämpfereinheit 1 geändertem axial elastischen Element 7 das mit einzelnen, das Tellerfederpaket 23 bildenden Tellerfedern 24 ausgestattet ist.
Figur 5 zeigt eine Außenansicht der Dämpfereinheit 1a, die mit der Außenansicht der Dämpfereinheit 1 identisch ist. Die beiden Teile 2, 3 weisen zur Anbindung an eine nicht dargestellte Welle oder ein Wellenteil jeweils einen hülsenförmigen Flansch 25, 26 auf, mit dem die Welle einen Formschluss bildet. Hierzu kann die jeweilige Welle oder der entsprechende Wellenabschnitt in dem Flansch gefügt, mit diesem verschweißt, verschraubt oder in anderer Weise befestigt sein. Der Außendurchmesser der Dämpfereinheiten 1 , 1a kann durch geringere Ausmaße des axial elastischen Elements 7 (Figuren 1 und 3) infolge dessen axialer Beaufschlagung und der Drehmomentübertragung über die Längsnuten 9, 10 und die Kugeln 21 gering gehalten werden, so dass der Außendurchmesser gegenüber dem Durchmesser der in den Flanschen 25, 26 aufzunehmenden Wellen nur geringfügig größer ist.
In der Figur 6 ist eine Gelenkwelle 100 - insbesondere eine Längswelle - dargestellt, welche eine erfindungsgemäße Dämpfereinheit 1 aufweist. Seitlich sind jeweils zwei Gelenke 101 mit Innenverzahnungen 102 zur Anbindung an weitere Fahrzeugkomponenten vorgesehen. Die Dämpfereinheit 1 ist mit einem Rollbalg 103 an der Seite verschlossen, an welcher ein Wellenabschnitt als Innennabe in sie hineinragt. Dieser - in der Zeichnung mittlere - Wellenabschnitt verfügt auch über eine Verschiebeeinheit 104, die hier beispielsweise für Montage- bzw. Crash-Zwecke vorgesehen ist. Alternativ ist zusätzlich zur Dämpfereinheit 1, welche auch eine axiale Verschiebung erlaubt, keine zusätzliche Verschiebeeinheit 104 vorgesehen. Bei der Verschiebeeinheit 104 ist in dieser Ausgestaltung zur Abdichtung ein Faltenbalg 105 mit Verstärkungsringen 106 vorgesehen. Beide Abdichtungen 103, 105 können jedoch auch identisch ausgeführt sein.
Eine hier dargestellte Gelenkwelle 100 kann dabei in dieseer oder geänderter Ausführung einfach oder mehrfach in einer mehrteiligen Welle verbaut sein. Letzteres z.B. bei einer zweiteiligen Welle mit Mittenlager.

Claims

Patentansprüche
1. Dämpfereinheit insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen zwei drehschlüssig verbundenen Teilen, wobei die beiden Teile zumindest begrenzt zueinander axial verlagerbar sind und zwischen diesen ein axial elastisches Element angeordnet ist, wobei das elastische Element mittels einer gewindeartigen Drehbewegung der beiden Teile gegeneinander beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Teil der beiden Teile eine hülsenförmige Anformung aufweist, in die das axial elastische Element aufgenommen ist und in die das zweite Teil der beiden Teile mittels eines axialen Ansatzes eingreift, dass zwischen Ansatz und Anformung ein Teilgewinde wirksam ist, wobei das Teilgewinde aus einem Kugelgewindesegment gebildet ist, wobei im axialen Ansatz und in der hülsenförmigen Anformung jeweils über den Umfang verteilte Längsnuten mit einem Anteil in Umfangsrichtung vorgesehen sind, und wobei in den einander gegenüberliegenden Längsnuten jeweils mindestens eine Kugel untergebracht ist.
2. Dämpfereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Teilgewinde eine Teilung kleiner eins, vorzugsweise kleiner ein Viertel des Umfangs aufweist.
3. Dämpfereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln in einem Kugelkäfig gehalten sind.
4. Dämpfereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Ansatz eine zentrale Öffnung aufweist, in dem ein Aufnahmeteil mit einem radial erweiterten Bord aufgenommen ist, wobei das axial elastische Element zwischen einer Stirnfläche des axialen Ansatzes und dem Bord aufgenommen ist und der Bord an einer Stirnfläche der hülsenartigen Anformung axial abgestützt ist.
5. Dämpfereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen der Stirnfläche des axialen Ansatzes und dem axial elastischen Element eine Zwischenscheibe angeordnet ist.
6. Dämpfereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das axial elastische Element vorgespannt zwischen den beiden Teilen angeordnet ist.
7. Dämpfereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Teile mit einer Welle verbunden ist.
8. Dämpfereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Dämpfereinheit kleiner als das Zweifache, vorzugsweise kleiner als das Eineinhalbfache eines Wellendurchmessers einer mit der Dämpfereinheit versehenen Welle ist.
9. Gelenkwelle insbesondere wie Längs- oder Seitenwelle im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem axial elastischen Element und/oder einer Dämpfereinheit gemäß den Ansprüchen 1 bis 8.
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