Die Erfindung betrifft eine Abtriebswelle eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 10 2012 217 389 A1 verwiesen.

Die Abtriebswelle eines Fahrzeuges dient der Kraftübertragung zwischen dem Getriebe und einem angetriebenen Rad und ist ein Teil des Antriebsstrangs. Die Abtriebswelle überträgt das Drehmoment des Motors vom Getriebe oder Differential auf die Räder. Zudem muss sie alle Winkel- und Längenveränderungen ausgleichen, die von Aus- und Einfede rungen und Lenkbewegungen ausgehen.

Üblicherweise umfasst eine Abtriebswelle ein radseitiges (Fest)Gelenk, ein getriebeseitiges (Gleichlauf)Gelenk, eine Drehmomentübertragungswelle (üblicherweise als Metallvollwelle ausgebildet).

Während der Fahrt eines Fahrzeuges ist eine Abtriebswelle permanent hohen Belastungen ausgesetzt, weshalb die Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit und Werkstoffwahl an eine solche Abtriebswelle hoch sind.

Damit eine Abtriebswelle nicht zu steif ausgebildet ist, wird diese üblicher weise als verhältnismäßig dünne Metallvollwelle ausgebildet. Damit jedoch bei einer derartig dünnen Welle die Festigkeitsanforderung noch sicherge stellt werden können, wird die Welle durch aufwändige und teure Bearbei tungsverfahren verarbeitet und verhältnismäßig teure Werkstoffe verwendet.

Bei Kraftfahrzeugen mit Heckantrieb und Frontmotor muss das im Motor erzeugte Drehmoment über die gesamte Fahrzeuglänge zu den das Fahrzeug antreibenden Rädern übertragen werden. Hierzu werden zum Beispiel die Fahrzeugabtriebswelle antriebsseitig über ein Achsgetriebe mit der Kardanwelle gekoppelt, wobei die Kardanwelle mit dem entgegengesetz ten Ende dem Motor des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und selbst eine Abtriebswelle darstellen kann. Der Triebstrang, der unter anderem aus der Kardanwelle und den Fahrzeugabtriebswellen besteht, ist dabei gegenüber einem Fahrzeug mit Frontantrieb aufwendiger und verdrehweicher ausgebil det. Dies führt dazu, dass der Triebstrang eines Kraftfahrzeugs mit Frontmo tor und Heckantrieb eher zu unerwünschten Schwingungen neigt, sodass die Fahrzeugabtriebswelle torsionale Schwingformen aufweisen kann. Jedoch können auch bei Fahrzeugen mit Frontmotor und Frontantrieb unerwünschte Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen auftreten.

Die DE 10 2012 217 389 A1 beschreibt eine Fahrzeugabtriebswelle mit einem Torsionsschwingungsdämpfer Dieser Torsionsschwingungsdämpfer ist dabei als Gummielement um die Drehmomentübertragungswelle herumgestülpt. Die Drehmomentübertragungswelle ist also quasi mit dem Torsionsschwingungsdämpfer parallel geschaltet. Aufgrund einer geforderten großen Überstülpungslänge des Torsionsschwingungsdämpfers über die Welle ist die Abtriebswelle jedoch sehr massiv und groß ausgebildet. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abtriebswelle eines Fahrzeuges aufzu zeigen, welche eine zuverlässige Torsionsschwingungsdämpfung umfasst und dennoch kostengünstig und aufwandsarm hergestellt und ausgebildet sein kann.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch eine Fahrzeugabtriebswelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche. Die Fahrzeugabtriebswelle (auch als Abtriebswelle bezeichnet) umfasst dabei eine Drehmomentübertragungswelle. Diese Drehmomentübertra gungswelle ist dabei bevorzugt als Metallvollwelle ausgebildet. Alternativ kann diese auch rohrförmig ausgebildet sein.

Weiter umfasst die Abtriebswelle ein antriebsseitiges Ende, welches mittels eines differentialseitigen Gelenks mit einem Differenzial verbunden ist.

Ein radseitiges Ende der Abtriebswelle ist über ein radseitiges Gelenk mit einem angetriebenen Rad des Fahrzeuges verbunden.

Die Gelenke bzw. zumindest eines dieser stellen dabei insbesondere sogenannte Tripodegelenke dar. Tripodegelenke sind sogenannte Gleich- laufgelenke. Sie übertragen die Drehbewegung gleichförmig.

Weiterhin handelt es sich insbesondere um angetriebene Hinterräder einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges. Die Erfindung ist jedoch ebenfalls bei angetriebenen Vorderrädern einer Vorderachse oder bei einem Allradantrieb des Fahrzeuges denkbar.

Weiterhin umfasst die Abtriebswelle zumindest einen Torsionsschwingungs dämpfer, welcher bevorzugt zumindest annähernd ringförmig ausgebildet ist. Alternativ kann der Torsionsschwingungsdämpfer auch rund bzw. zumindest abschnittweise rund in seinem Querschnitt ausgebildet sein. Der Torsions schwingungsdämpfer ist dabei in einer Reihenschaltung mit einem der Gelenke (also dem radseitigen Gelenk und/oder dem differentialseitigen Gelenk) und der Drehmomentübertragungswelle angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Torsionsschwingungsdämpfer zwischen der Drehmomen tübertragungswelle und einem der Gelenke angeordnet bzw zwischenge- schaltet. Unter einer solchen Reihenschaltung ist im Sinne dieser Erfindung ein nacheinander erfolgender Schwingungsfluss von der Drehmomentüber tragungswelle zum Torsionsschwingungsdämpfer (bzw. andersherum, je nach Anordnungsvariante) gemeint. Im Stand der Technik, bei welchem ein Gummielement um die Drehmomentübertragungswelle gestülpt ist, verlaufen die Schwingungen gleichzeitig bzw. gleichförmig in den Torsionsschwin gungsdämpfer und in die Drehmomentübertragungswelle.

Bevorzugt ist ein solcher Torsionsschwingungsdämpfer zwischen einem der beiden Gelenke und der Drehmomentübertragungswelle zwischengeschaltet. Alternativ ist es auch denkbar (je nach erwünschter Dämpfung), dass zwischen je einem Gelenk und der Drehmomentüberragungswelle jeweils ein Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist.

Der Torsionsschwingungsdämpfer ist dabei bevorzugt zumindest annähernd koaxial als ringförmiges Element zur Drehmomentübertragungswelle angeordnet. Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst dabei bevorzugt einen innen liegenden Innenring, welcher mit der Drehmomentübertra gungswelle fest (also nicht verschieb- oder verdrehbar) angeordnet ist. Der Innenring muss dabei nicht zwingendermaßen ringförmig ausgebildet sein, sondern kann auch zumindest annähernd in seinem Querschnitt kreisrund (also ohne einen Durchbruch) aus dem Vollen ausgebildet sein. Alternativ kann der Innenring auch als Innenmasse bezeichnet werden. Im Folgenden wird dieser dennoch als Innenring bezeichnet, auch wenn dieser (wie auch in den Zeichnungen zu erkennen) nicht zwingendermaßen ringförmig ausgebil- det sein muss. Der Innenring ist dabei weiter bevorzugt von einem Außen ring umgeben, welcher ebenfalls koaxial zum Innenring bzw. zur Drehmo- mentübertragungswelle angeordnet ist. Der Außenring umschließt den Innenring in dessen Umfangsrichtung dabei bevorzugt.

Gleiches bezüglich der Ringförmigkeit gilt auch für den Außenring. Auch dieser muss nicht zwingendermaßen ringförmig ausgebildet sein und kann auch als Außenmasse bezeichnet werden, welche die Innenmasse zumin dest teilweise umgibt.

Der Außen- und der Innenring sind dabei zueinander verdrehbar angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt können sich dabei der Innen- und der Außenring relativ zueinander verdrehen

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Innenring zumindest zwei rotatorisch angeordnete Spiralfedern umfasst, welche am Außenring abgestützt sind. Die Spiralfedern sind dabei mit deren Federlängsrichtung bzw. Federrichtung bevorzugt in Umfangsrichtung des Innenrings angeord- net, sodass diese bevorzugt Torsionsschwingungen der Drehmomentüber tragungswelle bzw. die relative Verdrehung des Innenrings zum Außenring abzufedern vermag.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass solche Spiralfedern über den gesamten Umfang des Innenrings verteilt angeordnet sind. Die Spiralfedern sind dabei bevorzugt rotationssymmetrisch über den Umfang des Innenrings angeordnet.

Bei Momenteneinleitung am Innenring (durch eine Drehung der Drehmomen tübertragungswelle) lassen die Spiralfedern eine relative Verdrehung (mit der jeweilig gewählten Federrate der Feder) zwischen Innen- und Außenring zu.

Durch die Reihenschaltung des Torsionsschwingungsdämpfers zwischen dem Differential und dem Rad kann Einstellung einer definierte Torsionsstei figkeit der Drehmomentübertragungswelle entfallen und direkt vom Torsions- Schwingungsdämpfer übernommen werden. Die verwendeten Spiralfedern übernehmen dann die Aufgabe der Drehmomentübertragungswelle. Folglich kann die die Drehmomentübertragungswelle kostengünstiger bei gleicher mechanischer Festigkeit gefertigt werden. Eine nachträgliche aufwändige mechanische Bearbeitung der Drehmomentübertragungswelle zur Festig keitserhöhung ist damit nicht mehr notwendig, da die Welle bereits dicker bzw massiver ausgebildet sein kann. Denn die Steifigkeit wird nicht mehr über den Querschnitt der Welle eingestellt sondern kann durch die Spiralfe dern eingestellt werden.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Torsionsschwingungsdämp- fer zumindest ein hydraulisches Dämpferelement umfasst. Das Dämpferele ment ermöglicht eine (frequenzselektive) Dämpfung der vom Motor oder von der Straße angeregten Torsionsschwingungen

Das hydraulische Dämpferelement ist dabei bevorzugt im Außenring des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet. Dabei umfasst der Außenring bevorzugt zumindest einen sich entlang des Umfangs des Torsionsschwin gungsdämpfers erstreckenden und mit Dämpfungsfluid befüllten Flohlraum. Besonders bevorzugt umfasst der Außenring dabei so viele Flohlräume, wie auch Spiralfedern

Jeder mit Dämpfungsfluid befüllte Hohlraum weist dabei bevorzugt zumin dest eine Engstelle auf, mittels welcher Engstelle bei Relativdrehung des Außenrings zum Innenring eine Dämpfung erfolgt. Bei Relativdrehung des Innenrings zum Außenring wird das Fluid durch die Engstelle gepresst und erzeugt damit eine Dämpfung, welche geschwindigkeitsabhängig ist

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Spiralfeder derart in ihrer Härte bzw in ihrer Federrate eingestellt ist, dass die Wand des Hohlraums bzw die Wand der Engstelle des Hohlraums niemals an dem an diesem abgestützten Innenring anschlägt

Neben der bereits genannten Einstellmöglichkeit der Torsionssteifigkeit der Drehmomentübertragungswelle über die Spiralfeder dient die Spiralfeder zusätzlich vorteilhaft als Rückstellfeder für das hydraulische Dämpferele ment. Der Hohlraum geht durch geeignete Einstellung der Federrate der Spiralfeder damit niemals auf Anschlag (also in Berührung mit dem Innenring).

Das hydraulische Dämpferelement (also bevorzugt der oben beschriebene mit hydraulikfluid befüllte Hohlraum) ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass es Torsionsschwingungen in einem Frequenzbereich von 10 - 15 Hz dämpft. Insbesondere kann dadurch ein aus dem Stand der Technik als „Anfahrstempeln“ bezeichnetes Schwingungsphänomen verhindert bzw. gedämpft werden. Jedoch fallen unter diesen Frequenzbereich weitere für den Fahrer spür - oder hörbare Schwingungen, welche der Torsionsschwin gungsdämpfer vorteilhaft zu vermeiden vermag. Es ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgese hen, dass der Torsionsschwingungsdämpfer in sich (also mit dessen bevorzugt Bestandteilen, wie beispielsweise den Hohlraum und der Spiralfeder) rotationssymmetrisch (zur Drehachse bzw. zur Drehmomen tübertragungswelle) ausgebildet ist. Dies ist insbesondere für eine gleichmä- ßige Masseverteilung zu Gunsten einer gleichmäßigen Belastung und Krafteinleitung der Drehmomentübertragungswelle wünschenswert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass der Außenring des Torsionsschwingungsdämpfers gleichzeitig das Gehäuse des Gelenks darstellt, zwischen welchem Gelenk und der Drehmomentübertragungswelle dieser Torsionsschwingungsdämp fer angeordnet ist. Der Außenring des T orsionsschwingungsdämpfers ist damit Teil des Gelenks bzw. des Gelenkgehäuses (also entweder des radseitigen oder des differentialseitigen Gelenks). Ein in das Gelenk integrierter Torsionsschwingungsdämpfer ist damit vorteilhaft möglich. Eine derartige Fahrzeugabtriebswelle ermöglicht dabei neben einer geschwindigkeitsabhängigen Torsionsschwingungsdämpfung gleichzeitig eine Einstellung der Torsionssteifigkeit der Abtriebswelle über den Torsions schwingungsdämpfer, und damit eine kostengünstigere und weniger komplexe Herstellung

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombi- nationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einem Ausführungsbeispiel weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebe nen Merkmale sein.

Figur 1 zeigt dabei ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Abtriebswelle eines Fahrzeuges in einer Seitenansicht der Abtriebswelle.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen beispielhaften Torsionsschwin gungsdämpfer aus Figur 1.

In Figur 1 ist ein Teil einer Abtriebswelle eines Fahrzeuges abgebildet, welche eine Drehmomentübertragungswelle 1 umfasst, die ein nicht eingezeichnetes angetriebenes Fahrzeugrad mittels eines ebenfalls nicht eingezeichneten radseitigen Gelenks mit einem nicht eingezeichneten Differential verbindet. Das Differential ist dabei über ein differentialseitiges Gelenk 2 mit der Drehmomentübertragungswelle 1 verbunden. Daneben umfasst die Abtriebswelle einen Torsionsschwingungsdämpfer 3, welcher als Reihenschaltung mit der Drehmomentübertragungswelle 1 und dem differentialseitigen Gelenk 2 angeordnet ist. Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht A-A durch den Torsionsschwingungs dämpfer 3. Dieser umfasst dabei einen Innenring 4 sowie einen den Innenring 4 umgebenden Außenring 5. Der Innenring 4 ist dabei fest bzw. drehfest mit der Drehmomentübertragungswelle 1 verbunden. Der Innenring 4 und der Außenring 5 sind dabei relativ zueinander um die Drehachse D der Drehmomentübertragungswelle 1 verdrehbar miteinander verbunden. Der Innenring 4 ist dabei nicht zwingendermaßen ringförmig ausgebildet, sondern zumindest annähernd in seinem Querschnitt vollflächig ausgebildet. Im Folgenden wird dieser dennoch als Innenring 4 bezeichnet, auch wenn dieser (wie auch in den Zeichnungen zu erkennen) nicht ringförmig ausgebil- det ist. Gleiches gilt auch für den Außenring 5.

Weiterhin umfasst der Innenring 4 mehrere in Umfangsrichtung U des Innenrings 4 angeordnete Spiralfedern 6. Diese sind rotationssymmetrisch, wie auch der Rest des Torsionsschwingungsdämpfers 3, zueinander angeordnet.

Bei einer Relativbewegung zwischen dem Innen- 4 und dem Außenring 5, wird die Torsionssteifigkeit der Drehmomentübertragungswelle 1 durch die Federrate der Spiralfedern 5 bestimmt. Die Spiralfedern 6 sind dazu am Außenring 5 abgestützt angeordnet. Die Einbrüche im Innenring 4 zur Anordnung der Spiralfedern 6 unterbrechen dabei die genannte Vollflächig- keit des Innenrings 4. Der Torsionsschwingungsdämpfer 3 umfasst weiterhin eine hydraulische Dämpfung. Diese hydraulische Dämpfung ist durch mehrere sich entlang des Umfangs U des Torsionsschwingungsdämpfers 3 erstreckende und mit Hydraulikflüssigkeit befüllte Hohlräume 7 gebildet. Diese Hohlräume 7 werden durch eine geeignete Anordnung des Innenrings 4 zum Außenring 5 gebildet ln jedem Hohlraum 7 ist dabei eine Engstelle bzw. ein Spalt 8 angeordnet, durch welche das Hydraulikfluid bei einer Relativdrehung des Außen- zum Innenrings 4, 5 hindurch strömt und damit eine geschwindig keitsabhängige Dämpfung verursacht. Je nach Größe des Spalts 8 kann somit eine unterschiedliche Dämpferrate eingestellt werden.

Es ist alternativ auch möglich, dass die Größe des Spalts 8 bzw. der Durchmesser des Spalts 8 aktiv verändert werden kann, sodass situations bedingt unterschiedliche Dämpfereigenschaften erreicht werden können. Hierzu ist ein semiaktives Ventil oder ähnliches denkbar.

Dabei ist in diesem Falle der Spalt 8 derart in dessen Größe gewählt, dass Torsionsschwingungen im Bereich zwischen 10-15 Hz gedämpft werden.

Weiterhin ist es, wie bereits genannt und in beiden Figuren zu erkennen, vorzugsweise vorgesehen, dass der Torsionsschwingungsdämpfer 3 in sich rotationsymmetrisch ausgebildet ist, sodass es nicht zu Masseungleichför- migkeiten in der Drehmomentübertragungswelle 1 kommen kann.

Es ist weiterhin vorgesehen, wie in Figur 1 zu erkennen, dass der Außenring 5 des Torsionsschwingungsdämpfers 3 gleichzeitig das Gehäuse 9 des differentialseitigen Gelenks 2 darstellt. Somit wird ein in das Gelenk 2 integrierter Torsionsschwingungsdämpfer 3 einer Fahrzeugabtriebswelle aufgezeigt, welcher vorteilhaft sowohl schwingungsdämpfende Eigenschaf ten aufweist, als auch die Torsionssteifigkeitsfunktion der Drehmomentüber tragungswelle 1 übernimmt. Bezuqszeichenliste: 1 Drehmomentübertragungswelle

2 Differenzialseitiges Gelenk

4 Innenring

5 Außenring

6 Spiralfeder

7 Hohlraum

8 Spalt

9 Gehäuse

A Schnittachse

D Drehachse

U Umfangsrichtung