DE3152856C2 - Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines KraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Es wird eine Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mittels eines Schwingungstilgers angegeben, der in koaxialer Anordnung mit der Gelenkwelle des Kraftfahrzeuges eine ringförmige Schwingmasse, einen an der Gelenkwelle festlegbaren Tragflansch und einen aus einem Elastomer bestehenden Fede rungskörper umfaßt, der die Schwingungskopplung der Schwingmasse mit dem Tragkörper des Tragflansches vermittelt. Der Tragkörper dieses Tragflansches ist kreiszylindrisch ausgebildet und der Federungskörper in ringsegmentförmige Elemente unterteilt, die, in Umfangsrichtung gesehen, durch Versteifungselemente miteinander verbunden sind, die, in radialer Richtung gesehen, zwischen schwingmassenseitigen und tragkörperseitigen Schlitzen angeordnet sind. Durch diese Versteifungselemente ist die Torsionsschwingungs-Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers gezielt beeinflußbar. In die ringsegmentförmigen Federungselemente des Federungskörpers sind als kreiszylindrische Blechhülsen ausgebildete Versteifungselemente eingesetzt, mit denen die Radialschwingungs-Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers im Sinne einer Erhöhung gezielt beeinflußbar ist.
Description
nanzfrequcnz des Radialschwingungslyps verringert wird. Mit dem bekannten Schwingungstilger ist es daher
nicht möglich, die eingangs hinsichtlich des Verhältnisses der Biege- und Torsionsschwingungs-Resonanzfrequenzen
genannte Forderung in praxi zu erfüllen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Schwingungstilger
mit einem günstig großen Verhältnis seiner Biegeschwingungs- und Torsionsschwingungs-Resonanzfrequenzen
realisierbar ist
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale der
Erfindung auf einfaehe Weise gelöst.
Durch die hiernach zusätzlich in dem Federungskörper vorgesehenen hülsenförmigen Versteifungselemen- is
te, mit denen die radiale Steifigkeit des Federungskörpers im Sinne einer Erhöhung gezielt beeinflußbar ist,
kann das Resonanzfrequenzverhältnis IJt1 auf einen erwünschten
hohen Wert eingestellt werden. Die Anordnung der zusätzlichen Versteifungselemenie, die die radiale
Versteifung des Federungskörpers vermitteln, ist wegen der erfindungsgemäß vorgesehenen rohrförmigen
Gestaltung des Tragflansches und der ringsegmentförmigen Gestaltung der Federungselemente des
Schwingungstilgers möglich, wodurch zwischen dessen Schwingmasse und Tragflansch innerhalb dieser Federungselemente
genügend Raum für die Anordnung der zusätzlichen Versteifungsclemente vorhanden ist.
Grundsätzlich können die Versteifungsclemente in den aus einem geeigneten Elastomer bestehenden Federungskörper
schon bei dessen Herstellung mit eingegossen
oder einvulkanisiert werden. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Verslei fungselemente gemäß Anspruch
2 in Aussparungen des elastomeren Federungskörpers derart eingepreßt sind, daß dieser mit einer für
die lagerichtige Fixierung der Versteifungselemente hinreichenden Vorspannung an deren Mantel anliegt.
Eine für diesen Fall erforderliche Sicherung der Versleifungselcmente
gegen axiale Verrückungen innerhalb des Federungskörpers ist dann auf einfaehe Weise
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 erzielbar.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur
Schwingungsdämpfung mit einem an der Gelenkwelle eines Kraftfahrzeuges angeordneten Schwingungstilger,
in abgebrochener Darstellung, teilweise im Schnitt längs der Achse der Gelenkwelle, im Maßstab 1 :1,5 und
F i g. 2 eine Stirnansicht des Schwingungstilgers der Einrichtung gemäß Fig. 1.
In der Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, ist der mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung
10 zur Schwingungsdämpfung versehene Teil des Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges dargestellt,
der hier durch das getriebeseitige Ende der Gelenkwelle 11. die Abtriebswelle 12 des Getriebes 13 und eine anstelle
eines Kardangelenks vorgesehene Gelenkscheibe 14 repräsentiert ist, an der einerseits die Abtriebswelle
12 des Getriebes 13 mit ihrem glcichschenklig-dreiecki- so gen Kopplungsfiansch 16 und andererseits die Gelenkwelle
mit ihrem ebenfalls gleichschenklig-dreieckförmigcn Kopplungsfiansch 17 mittels je dreier in den Eckbercichen
dieser Kopplungsllansche 16 bzw. 17 angeordneter
Schrauben 18 bzw. 19 befestigt sind, wobei die b5 Kopplungsflanschc 16 und 17 und die Gelenkscheibe 14
bezüglich der Längsachse 21 der Gelenkwelle Il axial-SYinmeirisch
ausgebildet und angeordnet sind.
Funktionswesentlicher Bestandteil der Schwingungsdämpfungseinrichtung
10 ist ein insgesamt mit 54 bezeichneter Schwingungstilger, der eine dynamische Bekämpfung
sowohl der im Antriebsstrang auftretenden Torsionsschwingungen als auch der zur Längsachse 21
transversalen Biegeschwingungen vermittelt
Der Schwingungstilger 54 hat einen am Kopplungsfiansch 17 der Gelenkwelle 11 festlegbaren Tragflansch
mit einem kreiszylindrisch-rohrförmigen Tragkörper 57. eine den Tragkörper 57 koaxial umgebende, kreisringförmige
Schwingmasse 26 und einen sowohl mit dem Tragkörper 57 wie auch mit der Schwingmasse 26 verbundenen,
insgesamt mit 58 bezeichneten Federungskörper mit der Grundform eines Kreisringes. Ober diesen
Federungskörper 58 ist die Schwingmasse 26 zu Torsions- und/oder rechtwinklig zur Längsachse verlaufenden
Transversalschwingungen axiregbar, durch die die dynamische Dämpfung solcher Schwingungen im
Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges vermittelt wird.
Im Idealfall der vollständigen Schwingungskompensation
ist dabei nur die Schwingmasse 26 und der mit dieser und dem Tragflansch 56 verbundene Federungskörper 58 zu Schwingungen angeregt, während die Gelenkwelle
schwingungsfrei rotiert. Es ist dann wirksam ausgeschlossen, daß durch Schwingungen der Gelenkwelle
21 z. B. der die angetriebene Hinterachse des Kraftfahrzeuges tragende — nicht dargestellte — Hinterachsschemel,
der über Gummilager am Fahrzeugboden abgestützt ist, zu resonanten Eigenschwingungen
angeregt wird, die als Körperschall auf den Fahrzeugboden übertragen werden, aus dessen Schwingungen im
Fahrzeuginneren als störend empfundener Liiftschall entsteht. Typische Eigenschwingungen eines solchen, in
üblicher Bauart V-förmigen Hinterachsschemels, deren resonante Anregung weitestgehend vermieden werden
sollte, ist zum einen eine bezüglich des Fahrzeugbodens translatorische Schwingung, in der der Hinterachsschemel
als Ganzes gegen den Fahrzeugboden schwingt, und zum anderen eine Biegeschwingung des Hinterachsschemels,
bei der dieser selbst einer Schwingungsdeformation unterworfen ist. Typische Werte der Eigenfrequenz
der Translationsschwingung des Hinterachsschemels, die insbesondere durch Torsionsschwingungen
der Gelenkwelle 21 anregbar ist, liegen zwischen 30 und 60 Hz, während typische Werte der Eigenfrequenz
der Biegeschwingung des Hinterachsschemels, die insbesondere durch Biegeschwingungen der Gelenkwelle
21 anregbar ist, bei ca. 150 Hz liegen.
Da ein Schwingungstilger seine optimale Dämpfungswirkung dann entfaltet, wenn seine Eigenschwingung
nach Typ und Frequenz mit der zu bekämpfenden Schwingung übereinstimmt, sollte daher der Schwingungstilger
54 in dem zur Erläuterung gewählten, in praxi häufig gegebenen Fallbeispiel eine Torsionsschwingungs-Resonanzfrequenz
f, von etwa 60 Hz und eine Biege- bzw. Radialschwingungs-Resonanzfrequenz
fr von ca. 150 Hz haben.
Um dieses extreme Resonanzfrequenzvorhältnis fjf,
von mindestens 2,5 zu realisieren, hat der Schwingungstilger 54 speziell den aus der Stirnansicht der F i g. 2
ersichtlichen Aufbau:
Der Federungskörper 58 umfaßt in axial-symmetrischer Anordnung drei Ringsegmente 58a, 5Sb und 58c,
die jeweils in einem 90° -Sektorbereich den Raum zwischen der Schwingmasse 26 und dem Tragkörper 57
ausfüllen und an diesen Teilen fest haften. In Umfaiigsrichtung
gesehen sind diese Ringsegmente 58a, 586 und 58c durch in sich steife Zwischenstücke 59 miteinander
5 6 )
verbunden, die beim dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel als Hohlprofilstücke mit trapezförmigem
Profilquerschnitt ausgebildet sind, aber auch, wie an sich bekannt, als in radialer Richtung einseitig offene U-Pro-
file ausgebildet sein könnten. Durch diese Zwischen- 5 '■■.
stücke 59, die zwischen schwingmassenseitigen Schlitzen
61 und tragkörperseitigen Schlitzen 62 angeordnet sind, ist die Torsionssteifigkeit des Federungskörpers 58
und damit die Torsionsschwingungs-Resonanzfrequenz
f, des Schwingungstilgers 54 gezielt beeinflußbar. Die io ■;■■■
Ringsegmente 58a. 5Sb und 58c haben je eine kreisrunde
Durchgangsbohrung 63, in die als Versteifungselemente ,,
kreiszylindrische Blechhülsen 64 eingesetzt sind, mit de- . ||
nen die radiale Steifigkeit des Federungskörpers 58 und ||
damit die Radialschwingungs-Resonanzfrequenz fr des 15 |f
Schwingungstilgers 54 definiert beeinflußbar ist. Ij
Um die Versteifungshülsen 64 gegen axiale Verrük- ■'■?)
kungen im Federungskörper 58 zu sichern, können, was q
nicht gesondert dargestellt ist, an den Mündungsöffnun- "k
gen der Durchgangsbohrungen 63 nach innen ragende, 20 ';;,
schmale Ringrippen des Federungskörpers 58 vorgesehen sein, oder es können an den Stirnseiten der Versteifungshülsen
64 Haltebunde angeformt sein, die verhin- '■'/·.
dem, daß sich die Versteifungshülsen 64 aus den Durchgangsbohrungen 63 herausarbeiten können. Dabei ist es 25 ΐ
ausreichend, wenn sich solche Haltebunde nur über einen Teil des Hülsenumfanges. z. B. einen äußeren
180° -Sektorbereich erstrecken.
Um den Schwingungstilger 54 in der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung an der Gelenkwelle 11 bzw.
der Gelenkscheibe 14 funktionsgerecht befestigen zu können, muß die axiale Länge seines Traggkörpers 57
um etwa die Schraubenkopfdicke der Befestigungsschraube 19 größer sein als bei einem Schwingungstilger
üblicher Bauart mit dreieckförmigem Kopplungsflansch.
Es versteht sich, daß ein im Rahmen einer erfindungsgemäßen Einrichtung 10 verwendbarer Schwingungstilger
mit kreiszylindrischem Tragkörper auch in der Weise realisiert sein könnte, daß an seiner kreisringförmigen
Schwingmasse innenseitig Vorsprünge vorgesehen
sind, zwischen denen die elastischen, ringsegmentförmig :
ausgebildeten Teile des Federungskörpers angeordnet
sind. Auch bei dieser Gestaltung müßte der Tragkörper, '■',
wie vorstehend erläutert, etwas verlängert sein. Dafür
könnte aber wegen der für die Vorsprünge bedingten ;
Vergrößerung der Schwingmasse deren Außendurch- ίι
messer bei vorgegebenem Trägheitsmoment etwas ver- i;
ringert werden, was aus Platzgründen von Vorteil sein W
könnte. 50 X
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
55
60
65
Claims (3)
1. Einrichtung zur Dämfpung von Schwingungen aggregats entspricht die Anregungsfrequenz für Torim
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mittels ei- 5 sions- und Biegeschwingunge.i jeweils der doppelten
nes Schwingungstilgers, der in koaxialer Anordnung Rotationsfrequenz der Kurbelwelle.
mit einer Welle des Antriebsstranges, insbesondere Typische Schwingungen im Fahrwerksbereich, die
der das Antriebsaggregat mit der Antriebsachse des durch Torsionsschwingungen der Kurbelwelle resonant
Kraftfahrzeuges koppelnden Gelenkwelle, eine ring- angeregt werden können, z. B. Auf- und Abbewegungen
förmige Schwingmasse, einen an der Welle befestig- io der Hinterachskonstruktion relativ zum Fahrzeugbobaren
Tragflansch und einen diesen mit der den, haben im 60-Hz-Bereich liegende Eigenfrequenzen
Schwingmasse verbindenden, die Schwingungs- und müssen daher durch eine bei etwa dieser Frequenz
kopplung des Schwingkörpers mit der Welle vermit- liegende Torsions-Schwingungsresonanz des Schwintelnden
Federungskörper aus einem elastomeren gungstilgers bekämpft werden. Andere, insbesondere
Material umfaßt, der mit bezüglich der Längsachse 15 durch Biegeschwingungen der Gelenkwelle anregbare
der Welle axialsymmetrisch gruppierten, bezogen und mit Biegeverformungen von Teilen der Achsbefeauf
die radiale Richtung zwischen inneren, trag- stigung, z. B. des Hinterachssattels einhergehende
Canschseitigen und äußeren, schwingmassenseitigen Schwingungen haben typische Eigenfrequenzen von
Schlitzen angeordneten Versteifungszwischenstük- beispielsweise 150 Hz und erfordern daher zu ihrer Beken
versehen ist, durch deren Anordnung innerhalb 20 kämpfung eine bei etwa diesem Frequenzwert liegende
des Federungskörpers und Gestaltung die Frequen- Biegeschwingungsresonanz des Schwingungstilgers.
zen der Eigenschwingungen des Schwingungstügers Dies bedeutet daß bei einem zum vorstehend ge-
zen der Eigenschwingungen des Schwingungstügers Dies bedeutet daß bei einem zum vorstehend ge-
definiert beeinflußbar sind, dadurch gekenn- nannten Zweck geeigneten Schwingungstilger das Verzeichnet,
daß der Tragkörper (57) des Tragflan- hältnis 1,1 f, seiner Transversal- bzw. Radialschwingungssches
(56) des Schwingungstügers (54) kreiszylin- 25 Resonanzfrequenz fr zu seiner Torsionsschwingungsdrisch-rohrförmig
ausgebildet ist, und daß der Fcde- Resonanzfrequenz F1 in praxi etwa 2,5 :1 betragen sollte,
rungskörper (58) des Schwingungstügers (54) rings- Bei einer aus der DE-OS 29 33 586 bekannten Ein-
egmentförmige, mit der Schwingmasse (26) und dem richtung eier eingangs genannten Art hai der mit der
Tragkörper (57) verbundene Federungselemente Gelenkwelle verbundene Schwingungstilger einen am
(58a, 586,58c) aus einem elastomeren Material um- 30 Kopplungsflansch der Gelenkwelle des Kraftfahrzeuges
faßt, durch welche die Versteifungszwischenstücke festlegbaren, in der Art eines kurzen Dreikantprismas
(59) miteinander verbunden sind, und daß die rings- gestalteten Tragflansch, dessen — abgerundete — Prisegmentförmigen
Federungselemente (58a, 586,5%c) menkanten parallel zur Längsachse der Gelenkwelle
in ihrem inneren Bereich mit hülsenförmigen Ver- verlaufen, die diesen Tragflansch durchsetzt. Die
steifungselementen (64) versehen sind. 35 Schwingmasse ist kreisringförmig ausgebildet und ko-
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- axial zur Gelenkwelle bzw. dem Tragflansch angeordzeichnet,
daß die Versteifungselemente (64) in Aus- net, wobei in der Ruhelage der Schwingmasse zwischen
sparungen des elastomeren Federungskörpers (58) dieser und den Prismenkanien des Tragflansches ein
eingepreßt sind. lichter Abstand verbleibt. Die Schwingmasse ist über je
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 40 zwei gi'mmielastischc, etwa säulenförmige Federungszeichnet,
daß die Versteifungselemente (64) mittels körper mit den jeweils gegenüberliegenden Prismenfläan
ihren Stirnseiten angeformter Bunde oder mittels chen des Tragflansches verbunden. Diese Federungsihre
ringförmigen Stirnflächen übergreifender, ring- körper sind so gestaltet und angeordnet, daß im Bereich
flanschförmiger Teile des Federungskörpers (58) ge- der Längskanten des Tragflansches zwischen diesem
gen eine axiale Verrückung gesichert sind. 45 und der Schwingmasse sich in Umfangsrichtung erstrek-
kende Schlitze verbleiben, die an ihren durch die Fede-
rungskörper begrenzten Enden etwas erweitert sind.
Zwischen die je eine der Prismenflächen mit der Schwingmasse verbindenden Federungskörper sind als
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämp- 50 U-Profile oder auch als Profilstücke mit in sich geschlosfung
von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraft- senem Profilquerschnitt ausgebildete Versteifungszwifahrzeuges
mittels eines Schwingungstügers und den schenstücke eingesetzt, wobei, in radialer Richtung geweiteren
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genann- sehen, zwischen diesen und der Schwingmasse bzw. dem
ten gattungsbestimmenden Merkmalen. Tragflansch in Umfangsrichtung bzw. entlang den Trag-
Einrichtungen dieser Art haben den Zweck, Torsions- 55 flanschflächen verlaufende Schlitze freigelassen sind,
und Biegeschwingungen, die insbesondere an einer den die an ihren Enden ebenfalls etwas erweitert sind.
Getriebeblock eines Kraftfahrzeuges mit dessen An- Bei einer solchen Gestaltung des Schwingungstügers
Getriebeblock eines Kraftfahrzeuges mit dessen An- Bei einer solchen Gestaltung des Schwingungstügers
triebsachse verbindenden Gelenkwelle auftreten, so kann zwar bei Verwendung eines geeigneten Fedeweit
wie möglich zu unterdrücken, um durch solche rungskörpermaterials und geeigneter Gestaltung und
Schwingungen bedingte Geräuschentwicklung und Ver- t>o Dimensionicrung der Versicifungszwischenstücke die
schleiß im Antriebsstrang wirksam zu bekämpfen. für Torsionsschwingungen maßgebliche Kraftkonstante
Die Anregung von Torsionssehwingungen kommt da- und damit die Resonanzfrequenz des Torsions-Schwindurch
zustande, daß das Ausgangsdrehmoment einer gungstyps in einen erwünschten Frequenzbereich gc-Brennkraftmaschine
üblicher Bauart periodischen legt werden, nachteilig ist jedoch, daß — wegen der
Schwankungen unterworfen ist, deren Frequenz bei ei- μ durch die Anordnung der Vcrstcifungsclcnicnie bcdingnem
als Fallbeispiel angenommenen 4-Zylinder-Hub- ten Verringerung des Federungskörpcrvolumcns — die
kolbenmotor gleich der doppelten Rotationsfrequenz für Radialschwingungen der Schwingmasse maßgcbliseiner
Kurbelwelle ist, während Biegeschwingungen im ehe Kraftkonstante vermindert und damit die Reso-
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813152856 DE3152856C2 (de) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3134310A DE3134310C2 (de) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | "Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges" |
DE19813152856 DE3152856C2 (de) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3152856A1 DE3152856A1 (de) | 1983-08-11 |
DE3152856C2 true DE3152856C2 (de) | 1987-08-20 |
Family
ID=25795651
Family Applications (1)
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DE19813152856 Expired DE3152856C2 (de) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges |
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DE (1) | DE3152856C2 (de) |
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