DE19908604A1

DE19908604A1 - Driveshaft for motor vehicles

Info

Publication number: DE19908604A1
Application number: DE19908604A
Authority: DE
Inventors: Franz Kosik; Guenter Woerner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-02-27
Filing date: 1999-02-27
Publication date: 1999-12-30

Abstract

The bending vibration resonance frequency of the first order is at a bending critical speed which is substantially lower than the maximum operating speed intended for use. The bending critical speed is preferably maximum in the range between 50 and 75% of the maximum operating speed. The drive shaft is preferably a hollow shaft made of fiber-reinforced plastics with a greater mass in the axial centre region than at the sides.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Fahrantriebswelle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a motor vehicle drive shaft according to the preamble of claim 1.

Eine Kraftfahrzeug-Fahrantriebswelle dieser Art ist aus der DE-A 40 25 958 bekannt. Sie offenbart eine Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff, welche gewickelte Faserlagen enthält und parabolisch bombiert ist. Der Wickelwinkel zwischen den Fasern und der Längsachse der Hohlwelle beträgt etwa 12° bis etwa 45°. Gemäß der Schrift soll durch diese Maßnahmen die "kritische Drehzahl" der Hohlwelle erhöht werden. Als Fasermaterial werden strangförmige oder bandförmige Gebilde aus natürlichen und/oder synthetischen organischen Fasern, z. B. aus Aramid, Polyamid, Polyester, und anorganische Fasern, z. B. Glasfasern und Kohlefasern vorgeschlagen. Der Kunststoff kann durch Strahlung oder Temperaturerhöhung härtbarer Kunststoff oder thermoplastischer Kunststoff sein, z. B. Kunstharze, die durch freie Radikale vernetzt werden können, z. B. ungesättigte Polyesterharze, Vinylharze, modifizierte Epoxyharze, modifizierte Polyurethanharze oder Mischungen dieser Harze. Als geeignete thermoplastische Kunststoffe sind beispielsweise Olefinpolymerisate angegeben.A motor vehicle drive shaft of this type is from the DE-A 40 25 958 known. It reveals a hollow shaft fiber-reinforced plastic, which wound fiber layers contains and is parabolically cambered. The winding angle between the fibers and the longitudinal axis of the hollow shaft is about 12 ° to about 45 °. According to Scripture, these measures the "critical speed" of the hollow shaft increase. As fiber material, strand-like or band-shaped structures made of natural and / or synthetic organic fibers, e.g. B. made of aramid, polyamide, polyester, and inorganic fibers, e.g. B. glass fibers and carbon fibers suggested. The plastic can be by radiation or Increase in temperature hardenable plastic or be thermoplastic, e.g. B. Resins that can be linked by free radicals, e.g. B. unsaturated polyester resins, vinyl resins, modified Epoxy resins, modified polyurethane resins or mixtures these resins. As a suitable thermoplastic olefin polymers are given, for example.

Aus der DE-C-36 08 754 ist eine Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, welche einen rohrförmigen Wellenteil und an diesem endseitig angeformte, radial nach innen überstehende Stirnflansche aufweist. In den Stirnflanschen sind Öffnungen. Der Wellenteil und die Stirnflansche enthalten durchgehend schraubenförmig gewickelte Faserlagen und die Öffnungen sind umwickelt durch Faserstränge, welche in den Kunststoff der Stirnflansche eingeformt sind. Durch die Vermeidung von Stirnflanschen aus Metall wird das Gewicht reduziert und die "biegekritische Drehzahl" der Hohlwelle erhöht. Die verwendeten Faserstränge können aus Fasern oder Filamenten bestehende Stränge und/oder gewebte Bänder sein, wobei als Fasern insbesondere Glasfasern und/oder Kohlefasern verwendet werden.A hollow shaft is made from DE-C-36 08 754 fiber-reinforced plastic known which a tubular shaft part and molded on this end, has radially inwardly projecting end flanges. In the front flanges are openings. The shaft part and the End flanges consist of helical wound fiber layers and the openings are wrapped through fiber strands, which in the plastic of the End flanges are molded. By avoiding Forehead flanges made of metal, the weight is reduced and the "bending critical speed" of the hollow shaft increased. The Fiber strands used can be made of fibers or filaments existing strands and / or woven ribbons, being as Fibers, in particular glass fibers and / or carbon fibers be used.

Aus der DE-A-31 39 247 ist eine Kraftfahrzeug- Fahrantriebswelle, insbesondere eine Hohlwelle bekannt, welche mindestens die folgenden drei Schichten aus Faserverstärkungsmaterial enthält, welches in eine Harzmasse eingebettet ist: eine Schicht aus hochfesten Kohlenstoffasern, die in einem Winkel von ± 40° bis ± 50° relativ zur Längsachse der Fahrantriebswelle angeordnet sind; eine Schicht aus Glasfasern, die in einem Winkel von 0° bis ± 15° relativ zu der Längsachse angeordnet sind; und eine Schicht aus Glasfasern, die in einem Winkel von ± 75° bis 90° relativ zu der Längsachse angeordnet sind. Die Fahrantriebswelle kann einen Wellenteil aufweisen, welcher in der genannten Weise ausgebildet ist und an seinen beiden Enden je mit einer Endhülse aus hochfesten Kohlenstoffasern versehen ist, die in einem Winkel von ± 75° bis 90° relativ zu der Längsachse der Fahrantriebswelle ausgerichtet sind. Damit soll erreicht werden, daß die Fahrantriebswelle ein leichteres Gewicht hat, geräuscharmer ist und eine "kritische Drehzahl" von über 6000 U/min erreicht wird, was einer Frequenz von 100 Hz entspricht (6000 : 60=100). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform soll der Young- Elastizitätsmodul in Längsrichtung für die gesamte Fahrantriebswelle etwa 1,65 × 10⁴ N/mm² (2,4 × 10⁶ psi) betragen. Die Fasern können Einzelfäden sein oder aus einer Vielzahl von Einzelfäden bestehende Multifilament-Bündel.DE-A-31 39 247 discloses a motor vehicle drive shaft, in particular a hollow shaft, which contains at least the following three layers of fiber reinforcement material which is embedded in a resin composition: a layer of high-strength carbon fibers which are at an angle of ± 40 ° to ± 50 ° are arranged relative to the longitudinal axis of the drive shaft; a layer of glass fibers arranged at an angle of 0 ° to ± 15 ° relative to the longitudinal axis; and a layer of glass fibers arranged at an angle of ± 75 ° to 90 ° relative to the longitudinal axis. The drive shaft can have a shaft part which is designed in the manner mentioned and is provided at both ends with an end sleeve made of high-strength carbon fibers, which are oriented at an angle of ± 75 ° to 90 ° relative to the longitudinal axis of the drive shaft. This is to ensure that the drive shaft has a lighter weight, is quieter and a "critical speed" of over 6000 rpm is achieved, which corresponds to a frequency of 100 Hz (6000: 60 = 100). According to a preferred embodiment, the Young's modulus of elasticity in the longitudinal direction for the entire drive shaft should be approximately 1.65 × 10 ⁴ N / mm ² (2.4 × 10 ⁶ psi). The fibers can be single threads or multifilament bundles consisting of a large number of individual threads.

Das Ziel von allen bekannten Ausführungsformen ist somit, die "biegekritische Drehzahl" der Fahrantriebswelle soweit wie möglich in einen hohen Drehzahlbereich zu legen, welcher höher ist als die in der praktischen Verwendung der Fahrantriebswelle maximal zu erwartende Betriebsdrehzahl. Die "biegekritische Drehzahl" ist die Drehzahl, bei welcher die Fahrantriebswelle ihre "eigenkritische Frequenz" hat, welche auch als "Resonanzfrequenz" bezeichnet werden kann. Bei dieser "biegekritischen Drehzahl" erzeugt die Fahrantriebswelle Biegeschwingungen (Schwingungen quer zu ihrer Längsachse) mit einer Frequenz, welches ihre "biegekritische Frequenz" oder Eigenfrequenz ist.The goal of all known embodiments is thus the "bending critical speed" of the drive shaft so far as possible in a high speed range, which is higher than that in practical use of the Travel drive shaft maximum expected operating speed. The "bending critical speed" is the speed at which the drive shaft has its "self-critical frequency", which can also be called "resonance frequency". At this "bending critical speed" the Drive shaft bending vibrations (vibrations across their longitudinal axis) with a frequency which is their is "critical frequency" or natural frequency.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Möglichkeit zu schaffen, durch welche die Kraftfahrzeug- Fahrantriebswelle bezüglich ihres Gewichtes reduziert und die Materialkosten sowie Herstellkosten ebenfalls reduziert werden können. Gleichzeitig soll die Aufgabe gelöst werden, eine Möglichkeit zu schaffen, die Eigenschaften der Fahrantriebswelle einfacher an Kriterien eines Fahrantriebstranges anpassen zu können, insbesondere auch dann, wenn der Betriebsbereich der Fahrantriebswelle hohe Drehzahlen beinhaltet.The object of the invention is to solve a problem To create opportunities through which the motor vehicle Drive shaft reduced in weight and the material costs as well as manufacturing costs are also reduced can be. At the same time, the task is to be solved a way to create the properties of the Travel drive shaft easier on one criteria To be able to adapt the drive train, in particular also when the operating range of the drive shaft is high Speeds included.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Biegeschwingungs-Resonanzfrequenz erster Ordnung der Kraftfahrzeug-Antriebswelle in den Bereich einer kritischen Drehzahl gelegt wird, die wesentlich niedriger ist als die durch den Anwendungszweck der Fahrantriebswelle bestimmte maximale Betriebsdrehzahl. This object is achieved according to the invention characterizing features of claim 1 solved by that the first order bending vibration resonance frequency the motor vehicle drive shaft in the range of critical speed is set, which is much lower than that by the application purpose of the drive shaft certain maximum operating speed.

Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz zum Stand der Technik die Fahrantriebswelle derart ausgebildet, daß ihre Resonanzfrequenz und damit ihre "biegekritische Drehzahl" nicht über, sondern unter ihrer anwendungsbestimmten maximalen Betriebsdrehzahl liegt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß gemäß der Erfindung die Fahrantriebswelle derart ausgebildet ist, daß ihre Eigenfrequenz und damit ihre biegekritische Drehzahl innerhalb des maximalen Geschwindigkeitsbereiches des betreffenden Kraftfahrzeuges liegt, und zwar in einem Geschwindigkeitsbereich, in welchem die Biegeschwingungs-Resonanzfrequenz der Fahrantriebswelle sich weder für den Fahrantriebsstrang noch für Insassen des Fahrzeuges, z. B. deren Fahrkomfort, nachteilig auswirkt.According to the invention, in contrast to the prior art the travel drive shaft designed such that its Resonance frequency and thus its "critical bending speed" not above, but below their application-specific maximum operating speed. This means with others Words that according to the invention the drive shaft is designed so that its natural frequency and thus their critical speed within the maximum Speed range of the motor vehicle in question is in a speed range in which is the bending vibration resonance frequency of the Travel drive shaft is not for the drive train still for occupants of the vehicle, e.g. B. their driving comfort, adversely affects.

Die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit ist bei jedem Kraftfahrzeug anders und wird normalerweise in dem höchsten Fahr-Gang des Kraftfahrzeuges erreicht. Die Fahrantriebswelle ist derart ausgebildet, daß ihre biegekritische Drehzahl bzw. Resonanzfrequenz auf die spezifischen Eigenschaften des betreffenden Fahrzeuges abgestimmt ist, damit sich ihre Biegeschwingungen weder für den Fahrantriebsstrang noch für Fahrzeuginsassen nachteilig auswirken.The maximum permissible driving speed is for everyone Motor vehicle is different and is usually in the highest Driving gear of the motor vehicle reached. The Travel drive shaft is designed such that its critical speed or resonance frequency on the specific properties of the vehicle in question is tuned so that their bending vibrations are neither for the drive train is still disadvantageous for vehicle occupants impact.

Da aus Metall bestehende Fahrantriebswellen wesentlich schneller bei Resonanzfrequenz brechen als faserverstärkte Kunststoffwellen, besteht die Fahrantriebswelle vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff und ist auch vorzugsweise eine Hohlwelle. Es können die gleichen Fasern in Form von Einzelfasern, Fäden, Fasersträngen und Faserbändern verwendet werden, eingebettet in Kunststoff, wie bei dem Stand der Technik, wobei auch der gleiche Kunststoff verwendet werden kann. Since metal drive shafts are essential break faster at resonance frequency than fiber-reinforced Plastic shafts, there is the drive shaft preferably made of fiber-reinforced plastic and is also preferably a hollow shaft. It can use the same fibers in the form of single fibers, threads, fiber strands and Fiber ribbons are used, embedded in plastic, as in the prior art, but also the same Plastic can be used.

Um die Resonanzfrequenz herunterzusetzen, muß im Gegensatz zum genannten Stand der Technik der Wickelwinkel der Fasern möglichst steil sein, also möglichst gegen 90° relativ zur Wellenlängsachse gehen. Vorzugsweise hat die Fahrantriebswelle insgesamt einen niedrigen E-Modul. Je biegesteifer die Fahrantriebswelle ist, desto höher ist ihre biegekritische Drehzahl oder Resonanzfrequenz, weshalb gemäß der Erfindung die Fahrantriebswelle biegeflexibler ausgebildet ist als beim Stand der Technik. Vorzugsweise werden mindestens überwiegend, wenn nicht ausschließlich, Glasfasern anstelle von Kohlefasern verwendet, da Glasfasern einen kleineren E-Modul (Elastizitätsmodul) haben.In contrast, in order to lower the resonance frequency to the prior art mentioned the winding angle of the fibers be as steep as possible, i.e. as close to 90 ° as possible Go wavelength axis. Preferably, the Travel drive shaft overall a low modulus of elasticity. Each the more rigid the drive shaft is, the higher their critical bending speed or resonance frequency, which is why According to the invention, the drive shaft is more flexible is formed than in the prior art. Preferably are at least predominantly, if not exclusively, Glass fibers are used instead of carbon fibers because Glass fibers have a smaller modulus of elasticity (elastic modulus) to have.

Vorzugsweise sind die Fasern nicht unter 90° zur Wellenlängsachse angeordnet, weil hierbei kein Drehmoment mehr übertragen wird, sondern zwischen 75° und 85°. Zusätzlich oder alternativ können jedoch auch Fasern unter einem Winkel zwischen 40° und 50° zur Wellenlängsachse angeordnet sein. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung sind in einer radial äußeren Lage Fasern unter einem Winkel von 0° zur Wellenlängsachse und damit parallel zu dieser angeordnet.The fibers are preferably not at 90 ° Shaft longitudinal axis arranged because there is no torque transmitted more, but between 75 ° and 85 °. Additionally or alternatively, however, fibers can also be used an angle between 40 ° and 50 ° to the longitudinal axis be arranged. According to a further embodiment of the invention are fibers at an angle in a radially outer layer from 0 ° to the longitudinal axis and thus parallel to it arranged.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Welle in axialer Mitte mit einer zusätzlichen Masse versehen, durch welche die Resonanzfrequenz in einen niedrigeren Bereich herabgesetzt wird.According to another preferred embodiment, the Axial shaft with additional mass provided by which the resonance frequency in one lower range is reduced.

Die Fahrantriebswelle kann nur aus einem Wellenkörper bestehen oder an beiden Wellenenden mit ihr fest, d. h. unlösbar verbundenen Anschlußmitteln in Form von beispielsweise einem Flansch oder einem Gelenkteil versehen sein. Der Wellenkörper und seine Anschlußmittel bestehen vorzugsweise alle aus einem einzigen Materialkörper aus faserverstärkten Kunststoff.The travel drive shaft can only consist of one shaft body exist or firmly with it at both shaft ends, d. H. permanently connected connection means in the form of for example, a flange or a joint part be. The shaft body and its connecting means exist preferably all of a single material body fiber reinforced plastic.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die Übertragung von Schwingungen auf die Antriebsachse, insbesondere die Hinterachse, eines Kraftfahrzeuges reduziert wird, daß die Fahrantriebswelle einteilig und mit reduziertem Gewicht ausgebildet werden kann, daß keine zusätzlichen Dämpfungselemente benötigt werden, und daß sie ohne Verwendung von teuren Hochmodul-Fasern hergestellt werden kann.The invention has the advantage that the Transmission of vibrations to the drive axle, especially the rear axle of a motor vehicle is reduced that the drive shaft in one piece and with reduced weight can be formed that none additional damping elements are needed and that they Made without the use of expensive high modulus fibers can be.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen je schematischThe invention is described below with reference to the Drawings based on preferred embodiments as Examples described. In the drawings each show schematically

Fig. 1 einen Kraftfahrzeug-Antriebstrang mit einer Fahrantriebswelle nach der Erfindung, Fig. 1 shows a motor vehicle drive train having a drive shaft according to the invention,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Fahrantriebswelle von Fig. 1, Fig. 2 is an axial section through the drive shaft of Fig. 1,

Fig. 3 die Fahrantriebswelle von Fig. 2 mit schematisch dargestellten Fasern, Fig. 3, the travel drive shaft of Fig. 2 schematically depicted fibers,

Fig. 4 einen Wellenkörper einer Fahrantriebswelle nach der Erfindung mit einer Zusatzmasse in axialer Mitte, Fig. 4 is a shaft body of a travel drive shaft according to the invention with an additional mass in the axial center,

Fig. 5 einen Wellenkörper nach der Erfindung mit zur axialen Mitte hin konkav reduziertem Außendurchmesser, Fig. 5 is a shaft body according to the invention with the axial center concavely reduced outside diameter,

Fig. 6 einen Axialschnitt eines Wellenkörpers nach der Erfindung mit zur axialen Mitte hin konvex erweitertem Innendurchmesser und über die axiale Länge gleichbleibendem Außendurchmesser. Fig. 6 is an axial section of a shaft body according to the invention with a constant toward the axial center convex expanded inner diameter and the axial length of the outer diameter.

Im Rahmen der Erfindung können "Fasern" einzelne Fasern, aus mehreren Fasern bestehende Fäden oder Stränge, aus Fasern oder aus Fäden gebildete Bänder sein. Diese können ein Netz bilden.In the context of the invention, "fibers" can include individual fibers, threads or strands consisting of several fibers Fibers or tapes formed from threads. these can form a network.

Fasern und Kunststoffe, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, insbesondere aus der eingangs genannten Literatur, sind auch im Rahmen der Erfindung verwendbar und werden deshalb hier nicht nochmals beschrieben. Während bei dem genannten Stand der Technik zur Erzielung einer hohen Resonanzfrequenz überwiegend flache Wickelwinkel, d. h. gegen 0° gehende Wickelwinkel, bevorzugt werden, werden gemäß der Erfindung zur Erzielung einer niedrigen Resonanzfrequenz überwiegend steile Wickelwinkel , also gegen 90° zur Wellenlängsachse gehende Wickelwinkel, bevorzugt angewendet.Fibers and plastics that are state of the art are known, in particular from the above Literature can also be used within the scope of the invention are therefore not described again here. While at the mentioned prior art to achieve a high Resonance frequency predominantly flat winding angles, d. H. winding angles going towards 0 ° are preferred according to the invention for achieving a low Resonance frequency predominantly steep winding angles, so winding angles going against 90 ° to the longitudinal axis, preferred applied.

Fig. 1 zeigt eine Kraftfahrzeug-Fahrantriebswelle 2, welche an ihren Enden über mit ihr einstückig gebildete Anschlußmittel 4 und 6 mit der Abtriebswelle 8 eines Getriebes 10, welches eine variable Übersetzung hat, und mit einem Verteiler-Getriebe 12, insbesondere einem Differentialgetriebe, zum Antrieb von hinteren (oder vorderen) Fahrzeug-Rädern 14 antriebsmäßig verbunden ist. Eine Eingangswelle 16 des Getriebes 10 ist über eine, vorzugsweise schaltbare, Kupplung 18 mit einem Fahrzeug- Antriebsmotor 20 antriebsmäßig verbunden. Fig. 1 shows a motor vehicle drive shaft 2 , which at its ends via integrally formed with it connecting means 4 and 6 with the output shaft 8 of a transmission 10 , which has a variable ratio, and with a transfer gear 12 , in particular a differential gear for Drive from rear (or front) vehicle wheels 14 is drivingly connected. An input shaft 16 of the transmission 10 is connected to a vehicle drive motor 20 via a, preferably switchable, clutch 18 .

Die Anschlußmittel 4 und 6 können von beliebiger Art sein, beispielsweise die Form eines Flansches haben, wie dies in Fig. 2 für das Anschlußmittel 4 dargestellt ist, oder die Form eines Gelenkteiles haben, wie dies in Fig. 2 für das Anschlußmittel 6 dargestellt ist. Die Anschlußmittel 4 und 6 können an beiden Enden des Wellenkörpers 2 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Die Anschlußmittel 4 und 6 und der Wellenkörper 2 bestehen vorzugsweise insgesamt aus einem einstückigen Kunststoffkörper, welcher durch Fasern verstärkt ist, die in den Kunststoff eingebettet sind.The connection means 4 and 6 can be of any type, for example the shape of a flange, as shown in FIG. 2 for the connection means 4 , or the shape of a hinge part, as shown in FIG. 2 for the connection means 6 . The connection means 4 and 6 can be formed the same or different at both ends of the shaft body 2 . The connection means 4 and 6 and the shaft body 2 preferably consist of a one-piece plastic body, which is reinforced by fibers that are embedded in the plastic.

Die Fasern haben eine wesentlich größere Länge als Dicke und können aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten kurzen Fasern bestehen, oder aus endlos langen Fasern oder Fäden, Strängen oder Bänder, die aus einer oder mehreren Fasern gebildet sind.The fibers are much longer than thickness and can be from a variety of consecutive arranged short fibers consist, or of endlessly long Fibers or threads, strands or tapes made up of one or several fibers are formed.

Wie die Seitenansicht von Fig. 3 zeigt, enthält die Fahrantriebswelle in einer radial weiter innen gelegenen Schicht unter einem Winkel α schräg zur Wellenlängsachse 26 angeordnete Fasern 22 und in einer relativ dazu weiter außen gelegenen Schicht parallel, d. h. unter einem Winkel von 0°, relativ zur Wellenlängsachse 26 angeordnete Fasern 24. Der Winkel α ist zur Erzeugung einer möglichst niedrig liegenden biegekritischen Eigenfrequenz oder Resonanzfrequenz verhältnismäßig groß, d. h. er geht gegen 90°. Der Winkel α ist jedoch vorzugsweise etwas kleiner als 90°, damit auch Drehmoment von einem Wellenende zum anderen Wellenende von den Fasern 22 übertragen werden kann. Vorzugsweise sind die Fasern 22 nicht nur in der einen Richtung, sondern auch in der anderen Richtung unter einem Winkel α angeordnet, wie dies durch die Fasern 28 in Fig. 3 schematisch angedeutet ist. Die schrägen Fasern 22 und 28 können zusammen ein Gewebe bilden. Der Winkel α ist vorzugsweise im Bereich zwischen 75° und 85°. Jedoch sind auch andere Winkel möglich, beispielsweise Winkel zwischen 40° und 50°. Auch können mehrere verschiedene Faserlagen vorgesehen sein, deren Fasern unter verschiedenen Winkeln schräg zur Wellenlängsachse 26 angeordnet sind. Insgesamt müssen die Fasern so angeordnet sein, daß die Resonanzfrequenz der Welle unter ihrer anwendungsbestimmten maximalen Betriebsdrehzahl liegt.As the side view of FIG. 3 shows, the travel drive shaft contains fibers 22 arranged obliquely to the longitudinal axis 26 in a layer located radially further inwards at an angle α and in parallel in a layer located further outwards relative thereto, ie at an angle of 0 °, relatively fibers 24 arranged in relation to the longitudinal axis 26 . The angle .alpha. Is relatively large in order to generate a bending-critical natural frequency or resonance frequency that is as low as possible, ie it goes towards 90 °. However, the angle α is preferably somewhat less than 90 ° so that torque can also be transmitted from the fibers 22 from one shaft end to the other shaft end. The fibers 22 are preferably arranged not only in one direction but also in the other direction at an angle α, as is indicated schematically by the fibers 28 in FIG. 3. The inclined fibers 22 and 28 can together form a fabric. The angle α is preferably in the range between 75 ° and 85 °. However, other angles are also possible, for example angles between 40 ° and 50 °. Several different fiber layers can also be provided, the fibers of which are arranged at different angles obliquely to the longitudinal axis 26 . Overall, the fibers must be arranged so that the resonant frequency of the shaft is below its application-specific maximum operating speed.

Weitere Möglichkeiten, die Resonanzfrequenz bzw. biegekritische Eigenfrequenz der Fahrantriebswelle niedriger zu machen als ihre anwendungsbestimmte maximale Betriebsdrehzahl, sind in den Fig. 4, 5, und 6 dargestellt.Further options for making the resonance frequency or bending-critical natural frequency of the drive shaft lower than its application-specific maximum operating speed are shown in FIGS. 4, 5 and 6.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist in axialer Mitte des Wellenkörpers 2 eine Zusatzmasse 30 angeordnet, um die Resonanzfrequenz des Wellenkörpers 2 zusammen mit seinen gegebenenfalls vorhandenen Anschlußmitteln 4 und 6 in einen soweit wie möglich niedrigen Frequenzbereich zu drücken.In the embodiment according to FIG. 4, an additional mass 30 is arranged in the axial center of the shaft body 2 in order to press the resonance frequency of the shaft body 2 together with any connection means 4 and 6 it may have into a frequency range that is as low as possible.

Gemäß Fig. 5 kann der Außendurchmesser von den Enden zur axialen Mitte der Welle hin konkav kleiner werdend ausgebildet sein. Der Innendurchmesser kann entsprechend Fig. 5 über die gesamte Länge konstant sein oder gemäß Fig. 6 von den axialen Enden zur axialen Mitte hin konvex größer werdend ausgebildet sein. Der Außendurchmesser kann gemäß Fig. 6 zylindrisch ausgebildet sein.According to FIG. 5, the outer diameter can be made smaller and smaller concavely from the ends to the axial center of the shaft. The inner diameter can be constant over the entire length according to FIG. 5 or may be made convexly larger from the axial ends to the axial center according to FIG. 6. The outer diameter can of FIG. 6 to be cylindrical.

Die mit Bezug auf die Fig. 1 bis 6 beschriebenen Merkmale können miteinander beliebig kombiniert werden. Die Fahrantriebswelle kann mit oder ohne die Anschlußmittel 4 und 6 ausgebildet sein.The features described with reference to FIGS. 1 to 6 can be combined with one another as desired. The drive shaft can be designed with or without the connection means 4 and 6 .

Ziel der Erfindung ist es, die biegekritische Eigenfrequenz bzw. die Resonanzfrequenz der Welle so tief wie möglich nach unten zu verschieben, in jedem Falle aber mindestens bis in den anwendungsbestimmten Drehzahlbereich der Fahrantriebswelle. Deshalb liegt gemäß der Erfindung die Biegeschwingungs-Resonanzfrequenz erster Ordnung der Fahrantriebswelle vorzugsweise bei maximal 75% der anwendungsbestimmten maximalen Betriebsdrehzahl, vorzugsweise bei maximal 50%, besser bei maximal 25% oder lediglich bei maximal 10%. Je niedriger desto besser. Bezogen auf die heutigen Personenkraftwagen ist die Fahrantriebswelle vorzugsweise derart ausgebildet, daß ihre biegekritische Frequenz bzw. Resonanzfrequenz erster Ordnung bei maximal 2400 U/min, entsprechend 40 Hz, liegt, weiter vorzugsweise bei 1200 U/min, entsprechend 20 Hz, und noch bevorzugter 600 U/min, entsprechend 10 Hz, oder in den Bereichen dazwischen. Diese Werte sind auf den Fahrantriebstrang des Kraftfahrzeuges derart abgestimmt, daß beim Durchfahren der biegekritischen Frequenz bzw. Resonanzfrequenz erster Ordnung im Fahrantriebstrang und auch im Fahrgastraum des betreffenden Fahrzeuges keine störenden Schwingungen auftreten.The aim of the invention is the critical critical natural frequency or the resonance frequency of the wave as low as possible to move downwards, but in any case at least up to the application-specific speed range of Traction drive shaft. Therefore lies according to the invention First order bending vibration resonance frequency Travel drive shaft preferably at a maximum of 75% of the application-specific maximum operating speed, preferably at a maximum of 50%, better at a maximum of 25% or only at a maximum of 10%. The lower the better. In relation to today's passenger cars, that is Travel drive shaft preferably designed such that its critical frequency or resonance frequency first Order is at a maximum of 2400 rpm, corresponding to 40 Hz, more preferably at 1200 rpm, corresponding to 20 Hz, and more preferably 600 rpm, corresponding to 10 Hz, or in the Areas in between. These values are on the Driving drive train of the motor vehicle coordinated in such a way that when passing through the critical frequency or First order resonance frequency in the drive train and also in the passenger compartment of the vehicle in question disturbing vibrations occur.

Claims

l. Motor vehicle drive shaft, characterized in that its first order bending vibration resonance frequency is at a bending critical speed which is significantly lower than its application-determined maximum operating speed.

2. Motor vehicle travel drive shaft according to claim 1, characterized, that the bending critical speed is maximal in the range between 50% and 75% of the maximum operating speed lies.

3. Motor vehicle drive shaft according to claim 1, characterized, that the bending critical speed is maximal in the range between 25% and 50% of the maximum operating speed lies.

4. Motor vehicle drive shaft according to claim 1, characterized, that the bending critical speed is maximal in the range between 10% and 25% of the maximum operating speed lies.

5. Motor vehicle drive shaft according to claim 1, characterized, that their bending critical speed in one Range between 2400 rpm and 3000 rpm corresponding to a bending vibration Resonance frequency is between 40 Hz and 50 Hz.

6. Motor vehicle drive shaft according to claim 1, characterized, that their bending critical speed in one Range between 1200 rpm and 2400 rpm corresponding to a bending vibration Resonance frequency is between 20 Hz and 40 Hz.

7. Motor vehicle drive shaft according to claim 1, characterized, that their bending critical speed in one Range between 600 rpm and 1200 rpm corresponding to a bending vibration Resonance frequency is between 10 Hz and 20 Hz.

8. Motor vehicle drive shaft according to one of the previous claims, characterized, that it is a hollow shaft.

9. Motor vehicle drive shaft according to one of the previous claims, characterized, that at least your shaft body is made of fibers reinforced plastic.

10. Motor vehicle drive shaft according to one of the previous claims, characterized, that they are larger in the area of the axial center Has mass than in both sides of it located wave sections.

11. Motor vehicle drive shaft according to claim 9 or 10, characterized, that at least some of the fibers are at an angle in the range between 75 ° and 85 ° Shaft center axis are arranged.

12. Motor vehicle drive shaft according to one of the Claims 9 to 11, characterized, that at least some of the fibers are parallel to the axis Wavelength axis are arranged.

13. Motor vehicle drive shaft according to one of the Claims 9 to 12, characterized, that at least some of the fibers are at an angle in the range of 40 ° to 50 ° to the shaft center axis are arranged.