DE1755860C3 - Anordnung mit einer als dünner, durchgehender Metallstab ausgebildeten Hinterachsenantriebswelle für Kraftfahrzeuge mit Frontmotor - Google Patents

Description

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gc- nüssen rohrförmig ausgebildet und, wie für Schwinkennzeichnet, daß die Tilger (2, 3, 4) sowohl als gungstiiger ei forderlich, mit einer Abstützung am translatorische Schwinger als auch als Dreh- 35 Fahr/cug versehen sind.

schwinger mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen Eine derartige Hinspannung weist auch die in der

ausgebildet sind. deutschen Auslegeschrift 1187 500 beschriebene

5. Anspruch nach Anspruch 1. dadurch ge- Anordnung auf, die mit die als Metallstab ausgekennzeichnet, daß die Schwingungbrichtungen bildete Welle aufnehmenden Rohren ausgerüstet ist, verschiedener Tilger unterschiedlich gewählt sind 40 die ihrerseits zwischen Drehlager^ auf dem Metall-(Fig. 2). stab an Gummifudern — in Gestalt einer Gummi-

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- zwischenlage — aufgehängt sind. Di·; beschriebenen kennzeichnet, daß die Tilger (7. 8) über Wälz- Teile dieser bekannten Anordnung sind von einem lager (5) mit der Welle verbunden sind, die starren Schutzrohr umgeben, das seinerseits am wiederum über eine weiche, vorzugsweise als 45 Fahrzeug angeflanscht ist.

Gummiband ausgebilde'e Drehmomentenstütze Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch

mit dem Aufbau verbunden sind. wenig aufwendige Maßnahmen zumindest eine Ver-

7. Anordnung nach Anspruch 1, gekcnnz.eich- ringerung der uneiwünschten Schwingungen zu ernet durch mehrteilig ausgebildete, ohne Demon- reichen, ohne daß sich die bei gebogener Welle eintage der Antriebswelle auswechselbare Tilger. 50 stellende, oben dargelegte Verlagerung der Grundfrequenz und die konstruktiven Schwierigkeiten zur

Erzeugung der endseitigen Einspannung bei einem

gekrümmten Metallstab ergeben. Die crfindungsge-

Dic Erfindung befaßt sich mit der Schwingungs- mäße Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß tilgung bei einer als dünner, durchgehender Metall- 55 der Metallstab gestreckt ausgebildet ist, daß mit dem stab ausgebildeten Hinterachsantriebswelle für Kraft- Metallstab verbundene Schwingungstilger für die im fahrzeuge mit Frontmotor, insbesondere für Fahr- Betriebsbereich der Welle liegenden Harmonischen /enge mit im Heck angeordnetem Wechselgetriebe. der Grundschwingung des Metallstabes, die unter-

Überwiegend werden bei Antriebswellen die zwi- halb des Betriebsbereichs gelegt ist, vorhanden sind, sehen Gelenken liegenden Welleiüeile so steif aus- 60 daß die Gummifedern rohrförmig ausgebildet sind gebildet, daß deren Biegeeigenfrequenz oberhalb des und sich über die Drehlager auf dem Metallstab ab-Betricbsbereichs liegt, das Wellenstück also unter- stützen, und daß die Rohre als Tilgermassen für die kritisch bleibt. Schwingungstilger am Fahrzeug verdrehsichcr be-

Es ist auch schon bekannt, für die Antriebswelle festigt sind.

zwischen dem mit einem Frontmotor verbundenen 65 Von der Anordnung nach der deutschen Auslege-Wechselgetriebe und dem Hinterachsgetriebe einen schrift 1 187 500 unterscheidet sich die Erfindung dünnen durchgehenden Metallstab als Antriebswelle also nicht nur dadurch, daß der Metalistab gestreckt zu verwenden, dessen Biegeeigenfrequenz unterhalb ausgebildet und angeordnet ist, sondern auch durch

die drehsichere Befestigung der RoVe am Fahrzeug, so daß diese Rohre mit ihrer federnden Aufhängung auf dem Metallstab echte Schwingungstilger bilden.

Dadurch, daß die Tilgermassen zusammen mit den sie verbindenden rohrförmigen Gummifedern gleichsam ein durchgehendes Rohr bilden, dienen sie zugleich ?ls Verschmutzungsschutz für die Welle und die von ihnen umgebenen Bestandteile der Tilger.

Die Erfindung findet mit Vorteil für eine an sich bekannte Antriebskonzeption mit Frontmotor Anwendung, Ihm der eine Einheit von Wechselgetriebe und Differentialgetriebe im Fahrzeugheck angeordnet ist. Der Betriebsbereich der Antriebswelle entspricht dann dem Motordrehzahlbereich und nicht dem entsprechend den vorgesehenen Übersetzungsverhältnissen vergrößerten Drehzahlbereich der Radantriebswelle.

In der Regel werden die 2. und 3. Harmonischen in den Betriebsbereich der Welle fallen. Dann wird man vorzugsweise drei Schwingungstilger in den drei Knotenpunkten der 4. Harmonischen anbringen.

Die Schwingungstilger sollten keine scharf ausgeprägte Eigenfrequenz haben, sondern über einen mehr oder weniger breiten Frequenzbereich wirken, was schon durch die Verwendung von Gummifedern erreicht werden kann. Das gleiche Ergebnis kann durch Tilger mit mehreren unterschiedlichen Eigenfrequenzen (Federkonstanten) erzielt werden. Die unterschiedlicheen Eigenfrequenzen eines Tilgers können auch verschiedenen der zu dämpfenden Harmonischen zugeordnet werden.

Die Tilger werden durch Zwischenschaltung eines Lagers, vorzugsweise eines Wälzlagers, zwischen Welle und Tilger drehfest angeordnet. Die Schwingungsrichtungen bzw. -ebenen der Tilget mit translatorischen Schwingern bzw. Kippschwingern sollten dann vorzugsweise unterschiedlich gewählt werden. Bei normal zur Welle gerichteten Schwingungen läßt sich das durch gegenseitiges Verdrehen von Tilgem gleichen Aufbaus erreichen.

Die optimale Gestaltung der Tilger muß letztlich experimentell ermittelt werden, weshalb bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung nur das Grundprinzip eines Schwingungstilgers erläutert werden soll. Es zeigt

F i g. 1 eine Welle nach der Erfindung in schcmatischer Ansicht mit Darstellung ihrer Schwingungsformen,

F i g. 2 eine perspektivische, schematische Darstellung der Welle nach der Erfindung,

F i g. 3 eine Welle nach der Erfindung mit rohrförmigen Tilgermassen, und

F i g. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 3.

Die Schwingungen einer dünnen, frei laufenden Welle 1 haben das in F i g. 1 dargestellte Schwingungsbild. Die Anzahl der Schwingungsbäuche entspricht der vorliegenden Harmonischen, die jeweilige Resonanzdrehzahl ergibt sich durch das Quadrat der Harmonischen multipliziert mit der Drehzahl η der 1. Harmonischen.

Die Schwingungen werden beherrscht, indem in S den Knoten der kleinsten, oberhalb des Betriebsbereichs liegenden Harmonischen, z. B. der 4. Harmonischen, Schwingungstilger 2, 3, 4 angebracht werden. Durch die mit der Anbringung der Tilger 2,

3, 4 verbundene örtliche Massenerhöhung wird die ίο Frequenz dieser Harmonischen, im Beispiel der

4. Harmonischen, nicht geändert, da die Zusatzmassen im Schwingungsknoten liegen. Dagegen werden die Frequenzen aller darunterliegenden Harmonischen, im Beispiel die 1. bis 3. Harmonische, gesenkt. Die 1. Harmonische wird im allgemeinen weit unterhalb·des Betriebsbereichs, d.h. unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors, liegen. Der Betrieb erfolgt überkritisch, Schwingungen in der 1. Harmonischen werden nicht erregt.

ao Bezüglich der 2. Harmonischen befinden sich die beiden äußeren Schwingungstilger 2, 3 im Bereich des Schwingungsbauches. Diese Tilger 2, 4 sind so abgestimmt, daß die 2. Harmonische unter Berücksichtigung der Zusatzmasse im Frequenzbereich der

»5 Tilger 2, 4 liegt. Eine zweite Eigenfrequenz der Tilger 2, 4 kann auf die 3. Harmonische abgestimmt werden. Bezüglich der 3. Harmonischen befindet sich der mittlere Tilger 3 im mittleren Schwingungsbauch und ist daher auf diese Harmonische abgestimmt, die beiden äußeren Tilger 2, 4 liegen in der Nähe der äußeren Schwingungsbäuche. Auch diese Tilger können mit einer zweiten Eigenfrequenz auf die 3. Harmonische abgestimmt werden. Alle drei Tilger sprechen somit auf beide im Betriebsbereich der Welle liegenden Harmonischen an. Auf diese Weise werden die den Charakter einer Instabilität zeigenden zirkularpolarisierten Schwingungen kontrolliert, und die Welle wird auch in den Resonanzbereichen in Ruhe gehalten.

F i g. 2 veranschaulicht, wie die Tilger mit je zwei normal zur Wellenachse verlaufenden Schwingungsrichtungen gegeneinander versetzt sind, um die umlaufenden Schwingungen der Welle besser zu beherrschen. Die Eigenfrequenzen e_t entsprechen je-

weils etwa der 2. Harmonischen und die Eigenfrequenzen e₃ jeweils etwa der 3. Harmonischen.

Um namentlich bei nach unten offenem Kardantunnel die Tilger und deren Lager vor Verschmutzung zu schützen, sind die Tilgermassen gemäß den F i g. 3 und 4 als zwischen den Lagern 12 an rohrförmigen Gummifedern 13 aufgehängte, gegebenenfalls in Lagernähe massenbelegte Kunststoff- oder Metallrohre 14 ausgebildet. Die Lager 12 brauchen nicht abgedichtet zu werden. Gegebenenfalls kann in diesem Falle auf Drehmomentenstützen verzichtet werden, wenn die beiden Endrohre an den Aggregaten verdrehsicher befestigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

des Betriebsbereichs liegt. Eine solche als Vollstab Patentansprüche: ausgebildete Welle zeichne! sich durch ein geringes

1. Anordnung mit einer als dünner, durch- Trägheitsmoment aus und bewirkt infolge ihrer Torgehender Metallstab ausgebildeten Hinterachs- sionsweichheit eine gute Dämpfung von Kupplungsantriebswelle für Kraftfahrzeuge mit Frontmotor, 5 stoßen u. dgi. In diesem Fall bereiten jedoch Schwininsbesondere für Fahrzeuge mit im Heck ange- gungserscheinungen der- 2. und 3. Harmonischen erordnetem Wechselgetriebe, und mit den Metall- hebliche Schwierigkeiten. Man hat daher die dünne stab aufnehmenden Rohren, die zwischen Dreh- Welle mit einem Rohr umgeben und die Welle über lagern auf dem Metallstab an Gummifedern auf- mehrere Zwischenlager im Rohr geführt, mm damit gehängt sind, dadurch gekennzeichnet, io bezüglich der dünnen Wellenabschnitte ebenfalls den daß der Metallstab (1) gestreckt ausgebildet ist, unterkritischen Betrieb zu erzielen. Nachteilig ist daß mit dem Metallstab (1) verbundene Schwin- dabei, daß das Führungsrohr sehr steif sein muß, um gungstilger für die im Betriebsbereich der Welle auch seinerseitr. unterkritisch zu bleiben und nicht liegenden Harmonischen der Grundschwingung schwingungsanfüHig und damit geräuscherregend zu des. Metallstabs (1), die unterhalb des Betriebs- 15 sein.

bereichs gelegt ist, vorhanden sind, daß die Eine weitere Losung sieht vor, eine dünne Welle

Gummifedern (13) rohrförmig ausgebildet sind durch beidseitige Neigung der Lagerung gehftpen ein- und sich über die Drehlager (12) auf dem Metall- zuspannen und in gebogenem Zustand laufen zu stab(l) abstützen, und daß die Rohre (14) als lav en. Durch diese Maßnahmen wird zwar die Biege-Tilgermassen für die Schwingungstilger am Fahr· ao eigenfrequenz erhöht. Bei Wellen einer für Kraftfahrzeug verdrehsicher befestigt sind zeuge zweckmäßigen Baulänge gelingt es aber nicht,

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- diese Frequenz bis auf oberhalb des Betriebsbereichs kennzeichnet, daß die Tilger (2, 3, 4) in den liegende Drehzahlen anzuheben. Die Eigenfrequenz Schwingungsknoten der nächsten, oberhalb des ycriit daher auf diese Weise in den Betriebsbereich. Betriebsbereichs liegenden Harmonischen ange- »5 Außerdem werden die Harmonischen der Biegebracht sind, vorzugsweise in den drei Schwin- eigenfrequenz von der stationären Durchbiegung gungsknoten der 4. Harmonischen. veni»er beeinflußt, so daß die Harmonischen nied-

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- n;.>cr Ordnung, zumindest die 2. Harmonische, ebenkennzeichnet, daß die Tilger (2, 3, 4) in ver- f..IN noch im Betriebsbereich verbleiben. Aus der schiedenen, normal zur Wellenachsc verlaufenden 30 J Mischen Auslegeschrift 1 178 303 ist es für eine Richtungen unterschiedliche Federkonstanten derartige gekrümmte Welle bekannt, an bestimmten aufweisen. vSullcn Schwingungstilger vorzusehen, deren Tilger-