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.