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Die Erfindung betrifft eine Getriebewelle sowie ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Getriebewelle gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
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Bei Kraftfahrzeuggetrieben kommt es durch systeminterne Schwingungsanregungen und durch externe Schwingungsanregungen und die Übertragung von Körperschall zu Geräuschen. Eine Hauptgeräuschquelle sind unter Last abrollende Zahnflanken von in Eingriff stehenden Zahnrädern, da es aufgrund von den beim Abrollen auftretenden Kräften und Momenten zu Schwingungsanregungen kommt, welche als Getrieberasseln oder Getriebeheulen von den Insassen des Kraftfahrzeuges wahrgenommen werden. Daneben können auch an anderen Stellen des Kraftfahrzeuggetriebes, beispielsweise durch die Abrollgeräusche der Wälzlager, Geräusche entstehen. Diese in dem Kraftfahrzeuggetriebe erzeugten Geräusche werden als Körperschall über Zahnräder, Getriebewellen und Lager auf das Getriebegehäuse übertragen und von dort als Luftschall an die Umgebung abgegeben oder in Form von Körperschall in die Fahrzeugstruktur weitergeleitet.
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Um die Geräuschentwicklung in einem Kraftfahrzeuggetriebe zu reduzieren, können Maßnahmen ergriffen werden, um die Schwingungsanregung zu minimieren, welche als Primärmaßnahmen bezeichnet werden. Ferner können Sekundärmaßnahmen ergriffen werden, um die Übertragung von Schallwellen auf das Getriebegehäuse oder ein Abstrahlen von Schallwellen von dem Getriebegehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes zu reduzieren. Zu den Primärmaßnahmen zählen beispielsweise den Steifigkeitsverlauf der Zahnflanken sowie die Abweichungen zwischen den Zahnflanken zu optimieren. Dies führt jedoch in der Regel zu einer deutlichen Erhöhung der Fertigungskosten, da diese Maßnahmen mit geringeren Fertigungstoleranzen und damit verbundenen höheren Bearbeitungszeiten der Bauteile einhergehen. Zudem können diese Maßnahmen nicht in allen Lastfällen zur Geräuschminimierung beitragen, sodass diese Primärmaßnahmen in der Regel nicht als alleinige Maßnahmen zur Geräuschreduzierung geeignet sind.
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Zu den Sekundärmaßnahmen, mit denen die Übertragung von Schallwellen auf das Gehäuse und die Abstrahlung der Schallwellen minimiert werden sollen, zählen verschiedene Arten von Dämmungs- und Dämpfungsmaßnahmen sowie Maßnahmen, die auf eine Veränderung des Eigenschwingverhaltens der maßgeblich an der Körperschallentwicklung und Körperschallleitung beteiligten Komponenten abzielen.
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Aus der
DE 197 01 178 A1 ist ein Lagerring für ein Wälzlager bekannt, wobei der Lagerring als geteilter Lagerring mit einer inneren und einer äußeren Lagerschale ausgeführt ist, welche mit einem radialen Abstand zueinander angeordnet sind. In dem Zwischenraum zwischen den beiden Lagerschalen ist ein, die beiden Lagerschalen drehfest verbindendes Element in Form eines Drahtgestricks vorgesehen, welches eine Schwingungsübertragung zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring reduzieren soll, in dem die Schwingungen durch das Drahtgestrick gedämpft werden.
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Aus der
DE 10 2005 007 986 A1 ist ein Gewindering zur Schallisolierung von Lagerstellen bekannt, wobei an dem Gewindering eine Geräuschdämpfungseinrichtung zur Schallisolierung der Lagerstelle angeordnet ist. Die Geräuschdämpfungseinrichtung umfasst einen Metallring, auf dessen Außen- und/oder Innenseite ein Gewindeabschnitt mit einem vorbestimmten Gewindegang ausgebildet ist. Dabei ist der Metallring zwischen dem Außenring und einer Fixiereinrichtung des Lagerelements eingeklemmt.
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Aus der
DE 10 2009 000 566 A1 ist ein schwingungsdämpfendes Lager zur Befestigung eines Gehäuses in einem Kraftfahrzeug bekannt, welches eine erste Lagerschale und eine zweite Lagerschale aufweist, wobei an den Lagerschalen ein Dämpfungselement vorgesehen ist, welches einen Impedanzsprung zwischen der ersten Lagerschale und der zweiten Lagerschale ermöglicht.
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Aus der
DE 10 2014 118 553 A1 ist ein Wälzlager für ein Fahrzeuggetriebe bekannt, welches einen Innenring, einen Außenring und mehrere zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Wälzkörper aufweist. Das Wälzlager weist ferner eine aus einem schwingungsdämpfenden Material bestehende Dämpfungsschicht auf, die so in dem Außenring und/oder dem Innenring und/oder an einem das Wälzlager an seinem Außenumfang umgebenden Adapterring angeordnet ist, dass der Außenring und/oder der Innenring und/oder der Adapterring durch die Dämpfungsschicht in zwei voneinander unabhängige Teile geteilt ist.
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Nachteilig an solchen Dämpfungssystemen ist jedoch, dass sie stets zwischen zwei Körpern eingeklemmt sind, um die Schwingen unmittelbar in Wärme umzusetzen. Dabei wird die Steifigkeit durch das eingespannte Dämpfungselement herabgesetzt, was gerade bei Stirnradverzahnungen dazu führen kann, dass das Tragbild der Verzahnung nicht mehr gewährleistet ist. Dies kann zu einer Funktionsstörung bis hin zum Ausfall des Kraftfahrzeuggetriebes führen. Durch die steifere Lagerung wird zudem weniger Energie in Wärme umgesetzt, wodurch der mechanische Wirkungsgrad des Getriebes gegenüber einem bekannten Dämpfungselement verbessert werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Getriebewelle, insbesondere bei einer Getriebewelle in einem Kraftfahrzeuggetriebe, die Geräuschentwicklung auf alternative Art und Weise zu reduzieren und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Getriebewelle für ein Kraftfahrzeuggetriebe gelöst, wobei die Getriebewelle mittels eines Lagers, vorzugsweise mittels eines Wälzlagers, drehbar gelagert ist. Die Getriebewelle trägt mindestens ein Zahnrad, welches drehfest mit der Getriebewelle verbindbar oder verbunden ist, wobei an der Getriebewelle und/oder an dem Zahnrad ein Schwingungstilger angeordnet ist. Als ein Schwingungstilger ist in diesem Zusammenhang eine besondere Art von Schwingungsdämpfer zu verstehen. Während ein Dämpfungselement zwischen zwei Objekten befestigt ist und die Schwingungsenergie aufnimmt und diese durch Dissipation in Wärme umwandelt, ist ein Schwingungstilger nur einseitig an dem Objekt befestigt, dessen Schwingungen getilgt werden sollen und kann im Wesentlichen frei schwingen. Die Eigenfrequenz oder die Eigenfrequenzen des Schwingungstilgers werden dabei auf die zu eliminierende Resonanzfrequenz des Objektes abgestimmt, dessen Schwingungen reduziert (getilgt) werden sollen. Bei dieser Frequenz führt das Objekt nur noch geringe Bewegungen aus. Alternativ kann der Schwingungstilger auch auf einen Frequenzbereich abgestimmt werden, in welchem man eine Schwingungsanregung des Schwingungstilgers durchführen möchte. Darunter fallen insbesondere die Resonanzen der Bauteile des Kraftfahrzeuggetriebes wie die Getriebewellen oder die Wälzlager. Unterhalb und oberhalb dieser Frequenz ist die Amplitude des Objekts dagegen größer als ohne einen Schwingungstilger. Die Masse des Schwingungstilgers kann dabei zusammen mit einer eigenen Feder des Schwingungstilgers ein separates, schwingungsfähiges System bilden, dessen Eigenfrequenz auf die zu eliminierende Schwingfrequenz eingestellt wird. Bei dieser Frequenz kann der Schwingungstilger große Auslenkungen ausführen, welche zu großen Kräften an dem Ansatzpunkt des Schwingungstilgers führen. Der Schwingungstilger entzieht bei dieser Frequenz der Getriebewelle oder dem durch die Getriebewelle getragenen Zahnrad Schwingungsenergie für seine eigene Schwingungsbewegung. Dadurch kann die Übertragung der Geräusche von der Getriebewelle über das Lager auf ein Getriebegehäuse, in welchem das Lager angeordnet ist, reduziert werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Getriebewelle für ein Kraftfahrzeuggetriebe möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Getriebewelle ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger in Form einer auf die Getriebewelle aufsteckbaren, insbesondere in Form einer auf die Getriebewelle aufgesteckten Hülse ausgebildet ist. Dabei ist die Hülse vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Getriebewelle verbunden. Durch die Anordnung des Schwingungstilgers als eine auf die Getriebewelle aufgesteckten Hülse ist eine besonders einfache Montage des Schwingungstilgers an der Getriebewelle möglich. Dabei kann der vorhandene Bauraum im Inneren eines Getriebegehäuses optimal genutzt werden, da der Schwingungstilger ähnlich wie die von der Getriebewelle getragenen Zahnräder auf die Getriebewelle aufgeschoben wird und in radialer und axialer Richtung nur wenig Bauraum benötigt. Vorteilhaft ist dabei, dass die Steifigkeit der Lagerung der Getriebewelle durch den Schwingungstilger nicht durch ein weiches Dämpfungselement beeinflusst wird. Ist die Hülse mehrteilig ausgeführt, so kann die Hülse auch als vorzugsweise zweiteilige Schale an der Getriebewelle fixiert werden, sodass ein Aufschieben der Hülse auf die Getriebewelle entfallen kann. Dabei können die Schalen der Hülse entweder stoffschlüssig, insbesondere durch ein Verkleben oder Verschweißen mit der Getriebewelle oder kraftschlüssig, insbesondere durch eine Schraubverbindung, an der Getriebewelle fixiert werden.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger in Form eines auf die Getriebewelle aufsteckbaren oder eines an der Getriebewelle befestigbaren Tellers oder einer auf die Getriebewelle aufsteckbaren Scheibe ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Schwingungstilger mehrere hintereinander geschaltete, geschlitzte Blechscheiben, welcher miteinander am Innendurchmesser verbunden sind. Diese sind kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Getriebewelle verbunden. Dadurch ist eine besonders schlanke Ausführungsform des Schwingungstilgers möglich, wodurch insbesondere in axialer Richtung wenig Bauraum beansprucht wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Getriebewelle mehrere Zahnräder mit einem geringen axialen Abstand trägt und für andere Bauformen nicht genügend Bauraum vorhanden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Getriebewelle weist der Schwingungstilger ein oder mehrere schwingfähige Elemente auf, welche vorzugsweise in radialer Richtung von der Getriebewelle nach außen wegstehen. Dadurch kann eine Vielzahl von schwingfähigen Elementen über den Umfang der Getriebewelle verteilt werden, sodass unterschiedliche Schwingungen in unterschiedlichen Anregungsrichtungen effektiv getilgt werden können. Um die Schwingungen der Getriebewelle oder des von der Getriebewelle getragenen Zahnrades wirksam zu tilgen, ist an dem Schwingungstilger mindestens ein schwingfähiges Element vorgesehen, welches durch seine Eigenschwingung Schwingungen der Getriebewelle und/oder des Zahnrades auslöscht und somit die Resonanzfrequenz der Getriebewelle und/oder des Zahnrades dahingehend verschiebt, dass die von der Getriebewelle über das Lager übertragenen Schwingungen und die damit verbundenen Schallwellen reduziert werden. Alternativ kann der Schwingungstilger auch auf einen Frequenzbereich abgestimmt werden, in welchem man eine Schwingungsreduzierung durchführen möchte, insbesondere die Resonanzfrequenzen der Elemente des Kraftfahrzeuggetriebes wie Getriebewellen, Zahnräder und/oder Lager. Ferner alternativ können die schwingfähigen Elemente auch in einer Kombination von axialer und radialer Richtung ausgerichtet sein. Dabei erfolgt die Ausrichtung der schwingfähigen Elemente in Abhängigkeit von der Raumrichtung der zu kompensierenden Schwingung.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Schwingungstilger mehrere in radialer Richtung nach außen wegstehende schwingfähige Elemente aufweist, wobei in den Lücken bzw. Hohlräumen zwischen den schwingfähigen Elementen Dämpfungselemente angeordnet sind. Wird an der Getriebewelle ein Schwingungstilger mit einer Feder und einer Dämpfung angebracht, so kann bei geeigneter Auslegung der Parameter das ursprüngliche Maximum der Auslenkung, d.h. die Resonanz, stark vermindert (getilgt) werden. Die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers mit ihrer Tilgerfeder wird auf die zu eliminierende Frequenz eingestellt. Dabei kann der Schwingungstilger ebenfalls große Amplituden mit erheblichen Kräften an dem Ansatzpunkt des schwingfähigen Elements aufweisen. Durch diese Schwingungen kann dem Hauptsystem, d.h. der Getriebewelle, entsprechend Energie entzogen werden, wodurch die Schwingungen der Getriebewelle reduziert werden. Durch die Dämpfungselemente zwischen den schwingfähigen Elementen können die Schwingungen der schwingfähigen Elemente gedämpft werden, sodass die Kräfte an dem Ansatzpunkt reduziert werden. Dadurch können die Schwingungen der schwingfähigen Elemente nach einer Anregung durch die Getriebewelle relativ schnell reduziert werden, wodurch Sekundärgeräusche und hohe Bauteilbelastungen vermieden werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger mehrere unterschiedliche schwingfähige Elemente aufweist, welche verschiedene Schwingungen mit unterschiedlichen Schwingungsamplituden, Frequenzen und/oder unterschiedlichen Anregungsorten tilgen können. Dies kann in der einfachsten Umsetzung durch unterschiedlich lange oder unterschiedlich dicke Biegebalken erfolgen, welche eine unterschiedliche Biegesteifigkeit aufweisen und dabei durch unterschiedliche Frequenzen zum Schwingen angeregt werden.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die schwingfähigen Elemente in radialer Richtung über die Dämpfungselemente vorstehen oder bündig mit diesen Dämpfungselementen abschließen. Dadurch kann der vorhandene Bauraum optimal genutzt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Dämpfungselemente durch ein Vorstehen über die Stirnseiten der schwingfähigen Elemente beschädigt werden.
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In einer weiteren Verbesserung der Getriebewelle ist vorgesehen, dass die Spitzen der schwingfähigen Elemente von einem schallisolierenden Mantel, insbesondere einem Mantel aus einem Polymermaterial, besonders bevorzugt aus einem Elastomermaterial, ummantelt sind. Dadurch können die Schwingungen des Schwingungstilgers nur in reduziertem Umfang als Schall von den schwingfähigen Elementen an die Luft abgegeben werden, sodass der Geräuschpegel nochmals reduziert werden kann.
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Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Getriebewelle ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger an einer Mantelfläche des von der Getriebewelle getragenen Zahnrades angeordnet ist. Dabei ist das mindestens eine, schwingfähige Element vorzugsweise in Form eines einseitig an der Mantelfläche des Zahnrades befestigten Biegebalkens ausgebildet ist. Ein Biegebalken ist ein besonders einfach auszuführendes schwingfähiges Element, welches eine bekannte beziehungsweise berechenbare Eigenfrequenz aufweist. Dadurch ist eine einfache Abstimmung auf die Resonanz des Zahnrades und/oder der Getriebewelle möglich. Dabei können die Schwingungen des Zahnrades, welche durch die Verzahnungskräfte an den Zahnflanken der in Eingriff stehenden Zähne des Zahnrades erzeugt werden, gedämpft werden, bevor der Körperschall von dem Zahnrad auf die Getriebewelle übertragen wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Getriebegehäuse und mindestens einer Getriebewelle vorgeschlagen, welche mittels eines Lagers, vorzugsweise mittels eines Wälzlagers, drehbar gelagert ist. Dabei trägt die Getriebewelle mindestens ein Zahnrad, wobei an der Getriebewelle und/oder an dem Zahnrad ein Schwingungstilger angeordnet ist. Dabei können die im Getriebe auftretenden Geräusche, insbesondere die Geräusche beim Abrollen der Zahnflanken der Getriebezahnräder getilgt werden, sodass nur ein deutlich verringerter Körperschall über das Zahnrad, die Getriebewelle und das Lager an das Getriebegehäuse weitergeleitet wird. Somit kann auch die Schallabstrahlung an dem Gehäuse reduziert werden, sodass die Getriebegeräusche des Kraftfahrzeuggetriebes insgesamt minimiert werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger in einem Wellenabschnitt der Getriebewelle zwischen dem Zahnrad und dem Lager angeordnet ist. Dabei kann effizient in den Übertragungsweg des Körperschalls von dem Zahnrad über die Getriebewelle auf das Lager eingegriffen werden und die auftretenden Körperschallwellen deutlich reduziert, d.h. getilgt werden. Somit können die Getriebegeräusche insgesamt verringert werden, wodurch der Fahrkomfort des Kraftfahrzeuges gesteigert werden kann.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebewelle, an welcher ein Schwingungstilger angeordnet ist;
- 2 eine Schnittdarstellung eines auf der Getriebewelle angeordneten Schwingungstilgers, welcher in Form einer auf die Getriebewelle aufgeschobenen Hülse ausgebildet ist;
- 3 einen Schwingungstilger für eine Getriebewelle, wobei zwischen den schwingfähigen Elementen des Schwingungstilgers Dämpfungselemente angeordnet sind;
- 4 einen Schwingungstilger für eine Getriebewelle, wobei der Schwingungstilger in axialer Richtung mehrere schwingfähige Elemente aufweist, zwischen denen Dämpfungselemente angeordnet sind;
- 5 einen Schwingungstilger für eine Getriebewelle, wobei die Spitzen der schwingfähigen Elemente durch einen schallisolierenden Mantel ummantelt sind;
- 6 ein Ausführungsbeispiel für einen Schwingungstilger, welcher an einem Zahnrad der Getriebewelle angeordnet ist;
- 7 das Schwingverhalten einer Welle mit und ohne Schwingungstilger, wobei das ursprüngliche Maximum der Auslenkungen (Resonanz) stark vermindert (getilgt) wird und die Eigenfrequenz entsprechend verschoben wird.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes 100 mit einer erfindungsgemäßen Getriebewelle 1, 21 dargestellt. Das Kraftfahrzeuggetriebe 100 umfasst eine erste Getriebewelle 1, welche durch zwei Lager 2, 22 in einem Getriebegehäuse 101 des Kraftfahrzeuggetriebes 100 drehbar gelagert ist. Die Getriebewelle 1 trägt ein Zahnrad 7, welches zwischen den beiden Lagerstellen der Getriebewelle 1 angeordnet ist. Die Lager 2, 22 sind vorzugsweise als Wälzlager 3, insbesondere als Kugellager, Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager, ausgebildet. Das erste Zahnrad 7 steht mit einem zweiten Zahnrad 25 in Eingriff, welches auf einer zweiten Getriebewelle 21 angeordnet und durch diese getragen wird. Die zweite Getriebewelle 21 ist durch ein drittes Lager 23 und ein viertes Lager 24 ebenfalls drehbar in dem Getriebegehäuse 101 des Kraftfahrzeuggetriebes 100 gelagert. Die Zahnräder 7, 25 sind drehfest mit der jeweiligen Getriebewelle 1, 21 verbunden oder drehfest mit diesen Getriebewellen 1, 21, insbesondere durch eine Schaltklaue, verbindbar. Das Wälzlager 3 weist einen Innenring 4 und einen Außenring 6 auf, wobei zwischen dem Innenring 4 und dem Außenring 6 eine Mehrzahl von Wälzkörpern 5 angeordnet ist. Auf zumindest einer der Getriebewellen 1, 21 oder an zumindest einem der Zahnräder 7, 25 ist ein Schwingungstilger 8, 28 vorgesehen, mit welchem die Schwingungen des Zahnrades 7, 25 oder der Getriebewelle 1, 21 getilgt und somit effektiv reduziert werden. Dabei ist der Schwingungstilger 8 vorzugsweise an einem Wellenabschnitt 19, 20 der ersten Getriebewelle 1 angeordnet, welcher zwischen dem Zahnrad 7 und einem der Lager 2, 22 liegt. Alternativ oder zusätzlich ist an der zweiten Getriebewelle 21 an einem Wellenabschnitt 29, 30 ein Schwingungstilger 28 angeordnet, welcher zwischen dem Zahnrad 25 und einem der Lager 23, 24 angeordnet ist. Somit kann der Schwingungstilger 8, 28 effektiv in den Übertragungspfad der Körperschallwellen eingreifen, welche durch die in Eingriff stehenden Verzahnungen 32, 33 der Zahnräder 7, 25 an den jeweiligen Stirnseiten 31, 34 der Zahnräder 7, 25 verursacht werden und über die Getriebewellen 1, 21 und die Lager 2, 22, 23, 24 auf das Getriebegehäuse 101 übertragen werden. Somit können die Körperschallwellen gedämpft werden, bevor sie auf das Getriebegehäuse 101 übertragen und von dort als Luftschall nach außen emittiert werden.
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Wo der Schwingungstilger 8, 28 im Kraftfahrzeuggetriebe 100 angeordnet ist, hängt von dem Geräuschproblem ab, welches durch den Schwingungstilger 8, 28 gelöst werden soll. Dabei können sowohl an den Getriebewellen 1, 21 als auch an den Zahnrädern 7, 25 des Kraftfahrzeuggetriebes 100 Schwingungstilger 8, 28 angeordnet werden, wodurch eine Mehrzahl von kritischen Anregungsfrequenzen effektiv getilgt und somit reduziert werden kann. Die geeignete Position des Schwingungstilgers 8, 28 lässt sich beispielsweise durch Simulation oder durch entsprechende Versuche ermitteln.
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In 2 ist eine Schnittdarstellung eines auf der Getriebewelle 1, 21 angeordneten Schwingungstilgers 8, 28 gezeigt, welcher in Form einer auf die Getriebewelle 1, 21 aufgeschobenen Hülse 11 ausgebildet ist. Die Hülse 11 weist dabei einen Ring 35 und radial von diese Ring 35 nach außen wegstehende schwingfähige Elemente 9 in Form von einseitig an dem Ring 35 fixierten Biegebalken 10 auf. Zwischen den schwingfähigen Elementen 9 sind Lücken 12 ausgebildet, welche einen Kontakt der schwingfähigen Elemente 9 gegeneinander unterbinden. Dabei können in axialer Richtung mehrere Reihen von schwingfähigen Elementen 9 vorgesehen sein, zwischen welchen dann ebenfalls entsprechende Lücken 12 bzw. Abstände vorgesehen sind. Wo der Schwingungstilger 8, 28 in dem Kraftfahrzeuggetriebe 100 angebracht wird, hängt vom Geräuschproblem ab, welches man eliminieren möchte. Der Weg, welcher der Körperschall im Kraftfahrzeuggetriebe 100 nimmt, hängt davon ab, wo die Anregung im Kraftfahrzeuggetriebe 100 entsteht. Im Fall der Verzahnung 32, 33 ist das zwischen dem aktiven Zahnradsatz 7, 25. Durch eine messtechnische oder simulative Untersuchung kann herausgefunden werden, wo der Schwingungstilger 8, 28 am günstigsten an der Getriebewelle 1, 21 zu platzieren ist. Der Schwingungstilger 8, 28 sollte dann so ausgerichtet und ausgelegt werden, dass er die maximale Schwingungsenergie der Getriebewelle 1, 21 aufnehmen kann.
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In 3 ist ein Schwingungstilger 8, 28 für eine Getriebewelle 1, 21 dargestellt, wobei zwischen den schwingfähigen Elementen 9 des Schwingungstilgers 8, 28 Dämpfungselemente 13 angeordnet sind. Dabei sind die Dämpfungselemente 13 in den radialen Lücken 12 zwischen den schwingfähigen Elementen 9 angeordnet und ragen in radialer Richtung nicht über die freien Enden der schwingfähigen Elemente 9 hervor, sondern schließen bündig mit diesen freien Enden ab. Dadurch können die Schwingungen der schwingfähigen Elemente 9 über die gesamte Länge der schwingfähigen Elemente 9 maximal gedämpft werden.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schwingungstilgers 8, 28 für eine Getriebewelle 1, 21 dargestellt, wobei zusätzlich oder alternativ in den axialen Lücken 12 zwischen den schwingfähigen Elementen 9 Dämpfungselemente 13 angeordnet sind. Die Dämpfungselemente 13 sind vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet, um einen höheren Dämpfungseffekt zu erzielen.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schwingungstilgers 8 für eine erfindungsgemäße Getriebewelle 1, 21 dargestellt. Dabei sind die freien Ende der schwingfähigen Elemente 9 von einer Ummantelung 13, insbesondere von einem schallisolierenden Mantel 18 umhüllt, welche ein Abstrahlen von Körperschall an die Umgebung reduziert.
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In 6 ist ein Zahnrad 7 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes 100 dargestellt, welches von einer Getriebewelle 1 des Kraftfahrzeuggetriebes 100 getragen und angetrieben wird. Das Zahnrad 7 weist an seiner Stirnseite 31 eine Verzahnung 32 auf, welche mit einer Verzahnung 33 an der Stirnseite 34 des zweiten Zahnrades 25 in Eingriff steht, welches von einer zweiten Getriebewelle 21 getragen wird und durch das Zahnrad 7 angetrieben wird. An einem oder beiden Zahnrädern 7, 25 ist an den jeweiligen Mantelflächen 16, 17, 26, 27 ein Schwingungstilger 8, 28 vorgesehen, welcher mindestens ein schwingfähiges Element 9 aufweist. Das schwingfähige Element 9 ist vorzugsweise als ein Biegebalken 10 ausgebildet, welcher mit einem Ende an einer der Mantelflächen 16, 17, 26, 27 fixiert ist.
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In 7 ist die Wirkungsweise eines Schwingungstilgers 8, 28 an einem einfachen Ausführungsbeispiel dargestellt. Lenkt man die Masse eines schwingfähigen Elements 9 des Schwingungstilgers 8, 28 aus, so ergibt sich die in 6 dargestellt Resonanzkurve. Dabei ist die Amplitude A der Getriebewelle 1, 21 über dem Frequenzverhältnis von Schwingungsfrequenz f der Getriebewelle 1, 21 zur Resonanzfrequenz fo der Getriebewelle 1 dargestellt. Dabei ist in der ersten, als durchgezogene Linie gezeichneten Kurve das Schwingverhalten der Getriebewelle 1, 21 ohne einen Schwingungstilger 8, 28 dargestellt. In der zweiten, als gestrichelte Linie gezeichneten Kurve ist das Schwingungsverhalten der Getriebewelle 1, 21 mit einem Schwingungstilger 8, 28 dargestellt, welcher auf die Resonanzfrequenz der Getriebewelle 1, 21 abgestimmt ist. Dabei kann der Schwingungstilger 8, 28 das ursprüngliche Maximum der Schwingung der Getriebewelle 1, 21 (Resonanzfrequenz in der mit durchgezogener Linie gezeichneten Kurve) stark vermindern. Die Eigenfrequenz des schwingfähigen Elements 9 des Schwingungstilgers 8, 28 führt jedoch dazu, dass zwei neue Eigenfrequenzen kleinerer Amplitude oberhalb und unterhalb der Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 8 entstehen. Diese Eigenfrequenzen entstehen aus einer Kombination der Getriebewelle 1, 21 und des Schwingungstilgers 8, 28 und zwar aus der gleichphasigen und der gegenphasigen Schwingung von der Getriebewelle 1, 21 und dem Schwingungstilger 8, 28. Bei diesen Frequenzen ergibt sich prinzipbedingt eine Verstärkung der Schwingungen der Getriebewelle 1, 21. Diese kann man wiederum durch eine zusätzliche Dämpfung verkleinern, soweit dies konstruktionsbedingt gewünscht ist. Insgesamt lässt sich festhalten, dass durch einen Schwingungstilger 8, 28 an der Getriebewelle 1, 21 oder einem durch die Getriebewelle 1, 21 getragenen Zahnrad 7, 25 die Schwingungen der Getriebewelle 1, 21 effektiv gedämpft werden können und somit die Übertragung von Körperschall, insbesondere durch die Verzahnung der Zahnräder 7, 25 angeregtem Körperschall, aus dem Kraftfahrzeuggetriebe 100 auf das Getriebegehäuse 101 vermindert werden kann. Somit kann die Lärmbelästigung für den Fahrer, die Passagiere sowie die Umwelt verringert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- (erste) Getriebewelle
- 2
- (erstes) Lager
- 3
- Wälzlager
- 4
- Innenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Außenring
- 7
- (erstes) Zahnrad
- 8
- Schwingungstilger
- 9
- Schwingfähiges Element
- 10
- Biegebalken
- 11
- (aufsteckbare) Hülse
- 12
- Lücke
- 13
- Dämpfungselement
- 14
- Teller
- 15
- Scheibe
- 16
- Mantelfläche
- 17
- Mantelfläche
- 18
- (schallisolierender) Mantel
- 19
- Wellenabschnitt
- 20
- Wellenabschnitt
- 21
- (zweite) Getriebewelle
- 22
- (zweites) Lager
- 23
- (drittes) Lager
- 24
- (viertes) Lager
- 25
- (zweites) Zahnrad
- 26
- Mantelfläche
- 27
- Mantelfläche
- 28
- Schwingungstilger
- 29
- Wellenabschnitt
- 30
- Wellenabschnitt
- 31
- Stirnseite
- 32
- Verzahnung
- 33
- Verzahnung
- 34
- Stirnseite
- 35
- Ring
- 100
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 101
- Getriebegehäuse
- A
- Amplitude
- f
- Schwingungsfrequenz der Welle
- f0
- Resonanzfrequenz der Welle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19701178 A1 [0005]
- DE 102005007986 A1 [0006]
- DE 102009000566 A1 [0007]
- DE 102014118553 A1 [0008]
