CZ9904532A3 - Dutá hnací hřídel se zabudovaným tlumičem kmitů - Google Patents

Description

Vynález se týká duté hnací hřídele, zejména pro motorová vozidla, se zabudovaným tlumičem kmitů, který sestává z tlumící hmoty a pružného spojovacího prvku, přičemž tlumící hmota je prostřednictvím pružného spojovacího prvku ve spojení s vnitřní stěnou duté hnací hřídele.

Dosavadní stav techniky

U motorových vozidel je kroutící moment od hnacího agregátu, zejména spalovacího motoru, přenášen přes setrvačník, spojku, převodovou skříň a diferenciál na hnací kola.

Jsou-li dva z výše uvedených konstrukčních prvků prostorově navzájem vzdáleny, je kroutící moment od jednoho ke druhému konstrukčnímu prvku přenášen prostřednictvím hnací hřídele. Hnací hřídele tohoto druhu jsou však náchylné ke vzniku nežádoucího kmitání a tvorbě vibrací.

V publikaci „Časopis automobilové techniky z 6.6.1976 je popsána hnací hřídel, která je obklopena trubkou. Mezi hnací hřídelí a trubkou je přitom upraveno ložisko s gumovým kroužkem, které má sloužit k utlumení vibrací. Tento druh tlumení vibrací je však zcela nedostatečný.

V německých patentových spisech č. 1 178 303 ač. 1 113 367 je popsána hnací hřídel vytvořená jako masivní kovová tyč, která je na určitých místech obklopena tlumiči vibrací.

Problém u tohoto druhu masivních hnacích hřídelí s vně uspořádanými tlumiči spočívá v tom, že tyto tlumiče mají relativně velký poloměr. Hmoty těchto tlumičů, které jsou uspořádány na masivní hnací hřídeli, jsou rovněž nedostatečně chráněny proti okolním vlivům, například nečistotám a poškození.

.

·· ·· *· • · · · · · • ♦ · ♦ ·

Mimo tlumiče kmitů pro plné hřídele, které jsou umístěny vně na plném materiálu hnací hřídele, jsou rovněž známy tlumiče kmitů, které jsou umístěny uvnitř duté trubky, obalující masivní hnací hřídel.

Z německého patentového spisu č. 1 755 860 je znám tlumič kmitů hnací hřídele, vytvořený ve tvaru trubkovité přilnavé gumové pružiny, která se nachází mezi hnací hřídelí a krycí trubkou, která slouží jako ochrana hnací hřídele. Přitom může krycí trubka rovněž sloužit jako dodatečná tlumící hmota kmitů. Protože tato krycí trubka je více méně pevně spojena s blokem motoru, popřípadě i s ostatními částmi motorového vozidla, dochází jen k nedostatečnému utlumení kmitů, vycházejících z motoru.

Ani tímto konstrukčním provedením však není možno dosáhnout dostatečného oddělení tlumící hmoty od ostatních hmot.

Úplné oddělení masivní hnací hřídele od krycí trubky je popsáno v německém patentovém spise č. 2.747 225. U tohoto provedení je ale hmota tlumiče kmitů upravena pouze na krycí trubce. Samotná hnací q.sa je však náchylná k nežádoucímu kmitání. Protože na hnací ose nejsou upraveny žádné tlumící prostředky, mohou se v důsledku jejího připojení k motoru, resp. převodové skříni, v ní vzniklé kmity více méně bez překážky přenášet na vozidlo.

Jsou rovněž známy duté hnací hřídele. Vzhledem k popsanému stavu techniky by bylo pro odborníka zřejmé umístit potřebné tlumící prostředky na vnější straně dutého hřídele.

Avšak i pro duté hřídele jsou vytvořeny tlumiče kmitů, které jsou uspořádány uvnitř duté hřídele. Vycházeje z jednoduchého příkladného provedení, popsaného v německém spise OS č. 3 632 418, tlumič kmitů tohoto typu sestává z vyvažovači hmoty a pružné vrstvy, přičemž vyvažovači hmota je prostřednictvím pružného pláště spojena buď s vnitřní stěnou hnací hřídele, ale také prostřednictvím další pružné vrstvy s tlumící hmotou. Nehledě na to, že toto uspořádání tlumiče je vzhledem k příčnému průřezu nesymetrické, vykazuje rovněž značnou konstrukční délku v podélném směru. Z tohoto důvodu nelze tento typ tlumiče kmitů umístit na duté hnací hřídele, náchylné k vibracím. Také další příkladné provedení, podle něhož je v duté hřídeli vsazeno přetvářné těleso.

vykazuje rovněž značnou axiální délku. Přitom se dosáhne týchž, dříve zmíněných nevýhod.

Podstata vvnálezu

Vynález si klade základní úkol docílit u duté osy, vytvořené jako dutá hnací hřídel, prostřednictvím jednoduchých prostředků, při vyloučení známých nevýhod, účinné omezení převýšení kmitů při ohybových resonancích.

U provedení podle vynálezu je tento úkol vyřešen tak, že tlumící hmota, nacházející se uvnitř duté hřídele je uspořádána rotačně symetricky a je opatřena středovým zúžením, pro uchycení pružného spojovacího prvku.

Podstatou vynálezu je tedy tlumič kmitů, který je uspořádán přímo v duté hnací hřídeli a tím, při úspoře místa, přímo zmenšuje kmitání hnací hřídele.

V důsledku tohoto uspořádání tlumiče kmitů uvnitř duté hřídele, nevzniká žádný dodatečný nárok na prostor. V důsledku jednoduchého uspořádání může být tlumič kmitů podle vynálezu zhotoven bez vynaložení větších nákladů. Pružný spojovací prvek, který je zhotoven jako gumový kroužek, vykazuje jen nepatrnou délkovou roztažnost. Tlumič kmitů tak může účinně působit při vyskytujícím se maximálním kmitání (výkmitu) duté hřídele.

Tlumičem kmitů podle vynálezu jsou absorbovány ohybové kmity. Protože tlumič kmitů je vytvořen axiálně symetricky a má jen nepatrnou hmotu, je jeho nevyvářenost i ve vychýleném stavu jen velmi nepatrná. Nebezpečí zvětšení jeho nevyváženosti je proto sotva očekávatelné. Tlumič kmitů je vytvořen jako kompaktní prvek, a vzhledem k tomu, že je uspořádán uvnitř duté hřídele, je spolehlivě chráněn proti působení vnějších vlivů.

Tlumič kmitů je s výhodou zabudován v drážkovaném pouzdru, čímž je podstatně ulehčena jeho montáž. Pouzdro je zhotoveno jako cenově nenákladný kovový díl.

. -· · · -'V • 4 4 · * · · · ·· · · • ·· · · 4 4 4 4 4 4 ·

4 · · · 4 · 4 ·

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

Z důvodu zmenšení tepelného namáhání spojovacího prvku při následném postupu zpracování (svařování, kalení, lakování), může být pouzdro zhotoveno z libovolného materiálu s horší tepelnou vodivostí, například z umělé hmoty.

Pružný spojovací prvek je zhotoven zejména z materiálu ze skupiny elastomerů, nebo z technicky rovnocenného materiálu.

Různé resonanční frekvence je možno realizovat s různými stupni tvrdosti. Vhodnou volbou parametrů vulkanizace je možno při dalších krocích výrobního postupu ovlivnit následný ohřev elastomerů.

Tlumič kmitů je například „naladěn tak, že jeho vlastní frekvence činí 55 až 85 % vlastní frekvence duté hnací hřídele. Pokles amplitudy prvého z obou nově se vyskytujících resonančních míst je menší než amplituda druhého rezonančního místa.

Tlumící hmota, spojovací prvek a vlisované pouzdro mohou být buď navzájem vulkanizovány, stlačeny a/nebo navzájem slepeny.

Poloha tlumiče vibrací v duté hřídeli je zajištěna prostřednictvím zalisovaného pouzdra. Tomuto účelu odpovídající profilování zalisovaného pouzdra fixuje gumovou pružinu a zajišťuje polohu tlumiče. Použití jen jednoho, ve tvaru pružného kroužku vytvořeného, spojovacího prvku umožňuje jednoduché vtlačení.

Axiální otvor nebo drážka vytvořená ve spojovacím prvku umožňuje vyrovnání tlaku mezi dutými prostory pravé a levé poloviny duté hřídele a zabraňuje tak výskytu nežádoucích napětí, která mohou vznikat v důsledku vývinu plynů při navařování koncových částí hřídele.

Za účelem zabránění mimostředného kmitání je obzvlášť výhodné, je-li poměr šířky gumové pružiny k délce tlumící hmoty 0,2 až 0,4. Hmotnost tlumící hmoty bývá obvykle 100 až 200 gramů, v extrémních případech 50 až 500 gramů.

V souvislosti s pružným tlumením od 3 do 15° je vlastní frekvence tlumiče v oblasti od 70 do 300 Hz.

Tlumič kmitů podle vynálezu je použitelný u hřídelí o průměru od 20 mm. Průměr tlumící hmoty by přitom měl být alespoň o 2 mm menší než vnitřní průměr duté hřídele. Rušivé nárazy tlumící hmoty na vnitřní průměr hřídele mohou být eliminovány gumovým povlakem, popřípadě mohou být po obvodě tlumící hmoty vytvořeny dorazové výstupky.

Dutá hřídel se zabudovaným tlumičem kmitů podle vynálezu může být použita jak u automobilů s předním pohonem jako příčná hnací hřídel, tak i u automobilů se zadním pohonem, jako podélná kardanová hřídel spojená s vpředu umístěným motorem.

Přehled obrázků na výkresech

Dutá hnací hřídel se zabudovaným tlumičem kmitů podle vynálezu je dále blíže objasněna na základě příkladného provedení, znázorněném na přiložených výkresech. Zde značí:

Obr. 1 podélný řez dutou hnací hřídelí se zabudovaným tlumičem kmitů,

Obr. 2a podélný řez tlumičem kmitů v modifikovaném provedení.

Obr. 2b příčný řez tlumičem kmitů v modifikovaném provedení.

Příklady provedení vynálezu

Tlumič 2 kmitů sestává z tlumící hmoty 4 a pružného spojovacího prvku 6. Oba tyto elementy, jak tlumič 2 kmitů, tak i pružný spojovací prvek 6 se nacházejí uvnitř duté hřídele 8. Tlumící hmota 4 je prostřednictvím spojovacího prvku 6 v účinném spojení s dutou hřídelí 8. Tlumící hmota 4 je uspořádána rotačně symetricky v ose 10 duté hřídele 8 a ve svém středu má vytvořeno zúžení 12 k uchycení spojovacího prvku 6, například gumového ložiska. Ve znázorněném příkladném provedení se mezi spojovacím prvkem 6 (gumovým ložiskem) a vnitřní stěnou duté hřídele 8 nachází pouzdro 14. Pouzdro 14 bývá

obvykle drážkované, což umožňuje jednodušší montáž tlumiče 2 kmitů. Tlumící hmota 4 tlumiče 2 kmitů je po celém svém obvodu opatřena gumovým povlakem 16.

U tlumiče 2 kmitů, znázorněném v obměněném provedení na obr. 2a a 2b, jsou po obvodě tlumící hmoty 4 vytvořeny dorazové výstupky 18.

Claims (10)

1. Dutá hnací hřídel pro motorová vozidla se zabudovaným tlumičem (2) kmitů, který sestává z tlumící hmoty (4) a pružného spojovacího prvku (6), přičemž tlumící hmota (4) je prostřednictvím pružného spojovacího prvku (6) ve spojení s vnitřní stěnou duté hnací hřídele (8), vyznačující se tím, že tlumící hmota (4) má rotačně symetrický a axiálně symetrický tvar a ve svém středu má vytvořeno zúžení (12) k uchycení pružného spojovacího prvku (6).

2. Dutá hnací hřídel podle nároku 1, vyznačující se tím, že tlumič (2) kmitů se nachází v drážkovaném pouzdru (14), které je v zabudovaném stavu uspořádáno mezi spojovacím prvkem (6) a vnitřní stěnou duté hřídele (8).

3. Dutá hnací hřídel podle nároku 2, vyznačující se tím, že pouzdro (14) je zhotoveno z tepelně nevodivého materiálu.

4. Dutá hnací hřídel podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že spojovací prvek (6) je zhotoven z elastomerní umělé hmoty.

5. Dutá hnací hřídel podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující sě tím, že vlastní frekvence tlumiče (2) kmitů je stanovena tak, že obnáší 55 až 85% vlastní frekvence duté hřídele (8) bez tlumiče (2) kmitů.

6. Dutá hnací hřídel podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že tlumící hmota (4), spojovací prvek (6) a pouzdro (14) jsou navzájem zavulkanizovány nebo navzájem vtlačeny a/nebo navzájem slepeny.

7. Dutá hnací hřídel podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že tlumič (2) kmitů je opatřen gumovým povlakem (16) a tlumící hmota (4) má na svém obvodu vytvořeny radiální dorazové výstupky (18).

8. Dutá hnací hřídel podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že spojovací prvek (6) je opatřen axiálním vybráním (6.1), např. otvorem nebo drážkou, spojujícím duté prostory (8.1) a (8.2) nacházející se po obou stranách tlumiče (2) kmitů.

*· ··

I 4 4 <

I « *

9. Použití duté hnací hřídele podle některého z předchozích nároků 1 až 8 jako příčně zabudované hnací hřídele (8) motorového vozidla ke zmenšení ohybových kmitů.

10. Použití duté hnací hřídele podle některého z předchozích nároků 1 až 8 jako podélně zabudované hnací hřídele (8), například kardanové hřídele, motorového vozidla ke zmenšení ohybových kmitů.