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Die Erfindung betrifft eine Wuchtgewichtvorrichtung
zum Ausgleich von Unwuchten an einem aus Baugruppen bestehenden
Antriebsstrang, insbesondere an einem Kardanantriebsstrang eines
Kraftfahrzeuges, bei der mindestens ein Wuchtgewicht einem Bauelement
einer Baugruppe zugeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin
ein Verfahren zum Ausgleich von Unwuchten an einem aus Baugruppen
bestehenden Antriebsstrang, insbesondere an einem Kardanantriebsstrang
eines Kraftfahrzeuges.
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Antriebsstränge werden in vielfältiger Weise zur Übertragung
von Drehmomenten eingesetzt. Insbesondere Kardanantriebsstränge übertragen
in Kraftfahrzeugen das Drehmoment von einem Getriebeabtrieb zu einem
Hinterachsgetriebe. Dabei wird in Fahrzeugen mit Allradantrieb das
Motordrehmoment zunächst über ein
Schaltgetriebe, ein Vorderachsdifferenzial und einen Vorderachsantrieb
auf den Kardanantriebsstrang übertragen
und von diesem dann zum Hinterachsantrieb weitergeleitet. In Fahrzeugen mit
einem sogenannten intelligenten Allradantrieb, beispielsweise dem
bekannten „4-motion" – System, ist zwischen einer
Kardanwelle und einem Hinterachsdifferenzial zusätzlich eine dem Antriebsstrang zugehörige variable
Kupplung, vorzugsweise eine sogenannte Haldex – Kupplung angeordnet, über die sich
das übertragbare
Drehmoment variieren und damit die Kraftübertragung auf die Hinterräder regeln lässt. Weiterhin
wird meistens der Kardanantriebsstrang zur Anpassung an dynamische
Fahrzustände, mit
Hilfe von Kardangelenken, in zwei bis drei Teilwellen unterteilt.
Daraus ergibt sich insgesamt ein aus mehreren Baugruppen (Wellen,
Gelenke, Kupplungen, Getriebe) mit einer Anzahl von einzelnen Baugruppenelementen
(Wellenelemente, Gelenkelemente, Kupplungselemente Getriebeelemente)
relativ kompliziert aufgebautes, langes Wellensystem, das sich im
Fahrbetrieb mit einer von der Motordrehzahl abhängigen Drehzahl, die grundsätzlich im
direkten Gang der Motordrehzahl gleich sein kann, d.h. bei hohen
Fahrzeuggeschwindigkeiten über
5.000 Umdrehungen/min betragen kann, dreht.
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Um störende Schwingungen und Geräusche zu
vermeiden, darf dieser Antriebsstrang keine Unwucht aufweisen. Das
ist trotz zuvor ausgewuchteter Einzelkomponenten bzw. Baugruppenelemente
nach der Montage im Fahrzeug praktisch nur mit zusätzlichen
Wuchtmaßnahmen
zu erreichen. Daher ist es üblich,
an dem Antriebsstrang eine Wuchtposition in einer Wuchtmaschine
zu ermitteln und die Unwucht mit Hilfe von Wuchtgewichten auszugleichen.
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Es ist bekannt, Wuchtgewichte nach
einer Oberflächenvorbehandlung,
beispielsweise durch Anschleifen einer oder mehrerer zuvor bestimmten Anbringstellen,
direkt auf einer Kardanwelle eines Kardanantriebsstranges aufzukleben
(
DE 44 40 812 A1 )
oder anzuschweißen
(
DE 30 11 824 C2 ).
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Nachteilig wirkt sich aus, dass das
Aufkleben oder Anschweißen
der Wuchtgewichte relativ aufwendig ist und eine bestimmte Vorbehandlung
der Welle erfordert. Insbesondere bei oberflächenbeschichteten Wellen muss
die Beschichtung an der Anbringstelle zunächst entfernt werden. Dies
ist zeit- und kostenaufwendig. Zudem ist eine nachträgliche Korrektur
oder im Kundendienstfall ein Rückbau
der aufgeklebten oder angeschweißten Gewichte nicht ohne Weiteres
möglich.
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Weiterhin ist es bekannt, Wuchtgewichte
auf einem dem Kardanantriebsstrang zugeordneten Bauteil, z.B. auf
einem Flansch mit einer Dreierteilung (120°) zu montieren. Die Wuchtgewichte
können dabei
als Wuchtmuttern mit Unterlegscheiben auf vorstehenden Gewindebolzen
auf einem Lochkreisdurchmesser verschraubt sein.
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Nachteilig wirkt sich aus, dass durch
die vorgegebenen festen Befestigungspunkte das jeweilige Wuchtgewicht
in der Regel nicht in der ermittelten idealen Wuchtposition angebracht
werden kann und daher die bekannte Wuchtgewichtvorrichtung relativ unflexibel
ist. Es müssen
normalerweise zwei Gewichte angebracht werden, wenn, wie meistens
der Fall, die ermittelte Wuchtposition zwischen den Befestigungspunkten
für die
Gewichte liegt. Die Gewichte müssen
dann so gewählt
werden, dass die Resultierende zwischen den Befestigungspunkten
in der ermittelten Wuchtposition liegt. Daraus ergibt sich ein relativ
hoher Fertigungsaufwand und insgesamt hohe Wuchtmassen.
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Aufgabe der vorliegenden Endung ist
es daher, eine Wuchtgewichtvorrichtung für Antriebsstränge zu entwickeln,
die fertigungstechnisch einfach sowie zeit- und kostensparend ist
und die dabei mit einer minimierten Wuchtmasse auskommt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das jeweilige Wuchtgewicht
in einer ermittelten Wuchtposition an einem auf einem Baugruppenelement
des Antriebsstranges angeordneten Trägerelement befestigbar ist.
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Dadurch, dass das Wuchtgewicht direkt
in der ermittelten Wuchtposition an einem auf einem Baugruppenelement
des Antriebsstranges angeordneten Trägerelement befestigbar ist,
kann mit nur einem Wuchtgewicht die Unwucht des zusammengesetzten
Antriebsstranges ausgeglichen werden. Die einzelnen Komponenten
können
ggf. zuvor auf herkömmliche
Weise ausgewuchtet worden sein. Insbesondere ist es nicht mehr nötig, an
mehreren Stellen des montierten Antriebsstranges mehrere Gewichte anzubringen,
um die gewünschte
resultierende Ausgleichsmasse zu generieren. Dadurch kann die Wuchtgewichtmasse
optimiert werden. Dies führt
zu erheblichen Kosten- und Zeiteinsparungen bei der Fertigung. Durch
die einfache Anbringung an einem Trägerelement entfallen, nachdem
der Antriebsstrang zusammengesetzt ist, aufwendige Vorbereitungen
einer oder mehreren Anbringpositionen, insbesondere direkt an einer
Wellenoberfläche.
Dadurch werden ebenfalls Kosten eingespart.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Baugruppenelement eine Kardanwelle. Das Trägerelement
mit dem Wuchtgewicht kann besonders kostengünstig und bauraumsparend an
der Kardanwelle befestigt werden. Grundsätzlich sind jedoch alle dem
Antriebsstrang zugehörigen
und drehmomentübertragende
Baugruppenelemente, beispielsweise Kupplungs-, Gelenk- oder Getriebeelemente,
geeignet.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 10 beschrieben:
Das Wuchtgewicht kann auf dem Trägerelement
formschlüssig
und / oder kraftschlüssig
befestigbar sein Formschlüssig
bedeutet nicht, dass das Wuchtgewicht auf dem Trägerelement ohne Zwischenräume befestigt
ist. Auch wird beispielsweise eine Verrastung als formschlüssig angesehen.
Dadurch wird eine besonders sichere Befestigung und eine kompakte
Bauform realisiert.
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Das Trägerelement kann als ein scheibenförmiges Trägerblech
ausgebildet sein. Eine derartige Montagescheibe ist besonders zur
Aufnahme von Wuchtgewichten geeignet. Sie kann insbesondere schnell
und einfach auf eine Kardanwelle aufgeschoben und befestigt werden
und steht dann quasi standardmäßig als
Wuchtvorrichtung zur Anbringung von Wuchtgewichten zur Verfügung. Das
Wuchtgewicht lässt
sich einfach und kostengünstig
im Abstand zu der Antriebsstrangmittelachse am Umfang der Scheibe
direkt in der ermittelten Wuchtposition montieren. Besonders vorteilhaft
ist die Ausbildung des Wuchtgewichts als ein Wuchtclip. Der Wuchtclip
besteht aus einer Ausgleichsmasse, die der jeweiligen Unwucht entspricht,
sowie einem Clipkörper,
der sich vorzugsweise formschlüssig
an einen entsprechenden Abschnitt des Trägerelements anpasst. Die Wuchtclips
können
einfach und kostengünstig
mit jeder benötigten
Ausgleichmasse hergestellt werden. Grundsätzlich sind alle Kombinationen
von Formen, Außenmaßen und
Materialien der Ausgleichsmasse möglich, wobei sie möglichst
gut an den Clipkörper, bzw.
an das Trägerelement
anpassbar sein soll. Der jeweilige Clip kann einfach auf die Montagescheibe, entweder
radial auf die Mantelfläche
oder axial auf einen Bund der Scheibe aufgesteckt, bzw. mit der Scheibe
verrastet werden. Durch entsprechende Verzahnungen auf der Mantelfläche, bzw.
an der Stirnfläche
des Bundes wird eine besonders verrutschsichere haltbare Befestigung
gewährleistet.
Weiterhin ist ein einfacher kostensparender Rückbau, bzw. Änderung
des Wuchtgewichts im Kundendienstfall möglich.
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Die bekannten Verfahren zum Ausgleich
von Unwuchten an Antriebssträngen
haben den Nachteil, dass sie fertigungstechnisch relativ aufwendig
und servicetechnisch nicht optimiert sind.
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Weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahren so zu verbessern,
dass sie eine einfache und schnelle Anbringung von Wuchtgewichten
an Antriebssträngen
ermöglichen
sowie servicefreundlich sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 11 dadurch gelöst, dass mit einem einer Wuchtmaschine zugehörigen Greifer
in einem zumindest teilweise automatisierten Prozess das jeweilige
ermittelte Wuchtgewicht an einem auf einem Baugruppenelement des Antriebsstranges
angeordneten Trägerelement,
in einer zuvor ermittelten Wuchtposition, befestigt wird.
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Dadurch, dass das Wuchtgewicht mit
einem Greifer einfach auf dem Trägerelement
befestigt, vorzugsweise aufgesteckt, wird, sind nur wenige Arbeitsschritte
in einem zumindest zum Teil automatisierten Prozess nötig und
damit eine erhebliche Fertigungszeiteinsparung möglich. Besonders effektiv sind
Wuchtgewichte, beispielsweise Wuchtclips, die der Greifer auf das
Trägerelement
aufsteckt. Diese Wuchtclips können
ggf. auch wieder leicht und schnell entfernt werden. Dadurch wird
das Verfahren besonders servicefreundlich. Dadurch, dass nur noch
ein Wuchtgewicht direkt in der, mittels der Wuchtmaschine, zuvor
ermittelten Wuchtposition angebracht werden muss, ergibt sich eine
zusätzliche Zeiteinsparung
in der Fertigung und eine Vereinfachung der Bestimmung der jeweiligen
nötigen
Ausgleichmasse.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den
beigefügten
Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise veranschaulicht sind.
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Es zeigen
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1:
a) einen Kardanantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Kardanwelle
mit einer Wuchtgewichtvorrichtung in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung,
b)
einen Ausschnitt der Kardanwelle mit der Wuchtgewichtvorrichtung,
c)
eine abschnittsweise Seitenansicht der Wuchtgewichtvorrichtung im
Schnitt,
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2:
a) eine Seitenansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform
der Wuchtgewichtvorrichtung mit einem Greifer zur Montage,
b)
die Wuchtgewichtvorrichtung in einer Frontansicht im Schnitt,
c)
einen vergrößerten Ausschnitt
der Wuchtgewichtvorrichtung mit einem Wuchtclip im Detail in einer Seitenansicht
im Schnitt und
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3:
a) eine Seitenansicht im Schnitt einer zweiten Ausführungsform
der Wuchtgewichtvorrichtung mit einem Montagegreifer,
b) die
Wuchtgewichtvorrichtung in einer Frontansicht im Schnitt,
c)
eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform des Wuchtclips und
d)
eine Detailansicht einer Verzahnung eines Trägerelements.
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Eine Wuchtgewichtvorrichtung besteht
im Wesentlichen aus einem an einem Baugruppenelement 3 eines
Antriebsstranges 4 angeordneten Trägerelement 2, 2' und einem an
dem Trägerelement 2, 2' befestigten
Wuchtgewicht 1, 1'.
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1a zeigt
in einer Übersicht
einen als ein Kardanantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ausgebildeten
Antriebsstrang 4, der zwischen einer Antriebsmotor/Getriebe–Einheit 18 und
einem Hinterachsgetriebe 19 nach an sich bekannter Bauart
angeordnet ist. Eine mögliche
Position der erfindungsgemäßen Wuchtgewichtvorrichtung
mit dem Trägerelement 2, 2' ist in der
Darstellung angedeutet. In den 1b und 1c ist die Wuchtgewichtvorrichtung mit
dem Wuchtgewicht 1, 1' gezeigt.
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Das Trägerelement 2, 2' ist als ein
scheibenförmiges
Montageblech ausgebildet, das auf einer Kardanwelle 3 (die
hier das Baugruppenelement ist) sitzt. 2 zeigt eine erste Ausführungsform
der Wuchtgewichtvorrichtung im Detail. Das Trägerblech, bzw. die Montagescheibe 2 weist
eine tellerförmige zentrale
Vertiefung 16 mit einem umlaufenden Rand 17 mit
einer Mantelfläche 9 auf.
Auf der Mantelfläche 9 ist
eine Verzahnung 10 angeordnet. Das Wuchtgewicht 1 ist
als ein Wuchtclip ausgebildet. Der Wuchtclip 1 besteht
aus einem Clipkörper 8 an
dem eine Ausgleichmasse 7, beispielsweise ein dem Radius der
Montagescheibe angepasster gebogener Metallquader mit typischerweise
einigen Millimetern Kantenlänge,
seitlich befestigt ist. Der Clipkörper 8 ist derart
ausgebildet, dass er formschlüssig über den Rand 17 in
die zentrale Vertiefung 16 greift und so mit dem Trägerblech 2 verrastet.
Der Wuchtclip 1 ist auf der Mantelfläche 9 aufgesteckt.
Dadurch ist eine radiale Anordnung des Wuchtgewichts 1 bezüglich des Trägerblechs 2 realisiert.
Die Verzahnung 10 unterstützt die Fixierung des Wuchtclips 1 auf
dem Trägerblech 2 in
der vorgesehenen Position. Weiterhin dargestellt ist ein Greifer 6,
der Teil einer Wuchtmaschine 5 ist und den Wuchtclip 1 in
einer Montageposition hält.
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Eine zweite Ausführungsform der Wuchtgewichtvorrichtung
ist in 3 gezeigt. Diese
Variante stellt eine axiale Befestigung des Wuchtclips 1' dar. Der Wuchtclip 1' weist an seinem
Clipkörper 8' einen Fortsatz 14 auf.
An der Montagescheibe 2' ist
ein Bund 11 mit einem Rand 13 ausgebildet. Der
Bund 11 und der Clipkörper 8' sind so zueinander
angepasst, dass der Fortsatz 14 den Rand 13 hintergreift
und mit diesem formschlüssig
verrastet. Die Ausgleichmasse 7' ist auf dem Clipkörper 8' befestigt,
so dass sie bei montiertem Clip 1' innerhalb des Bundes 11 an
dem Träger 2' anliegt. Auf
der Stirnfläche 12 des
Bundes 11 ist eine Verzahnung 10' vorgesehen, die zur Fixierung
des Wuchtclips 1' dient.
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In 3 sind
zwei Montagepositionen 15, 15' des Greifers 6' mit dem Wuchtclip 1' dargestellt. In
der ersten Position 15 befindet sich der Greifer 6' in einer Zuführstellung,
in der zweiten Position 15' ist der
Wuchtclip 1' bereits
in den Bund 11 des Trägerelements 2' eingesetzt.
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Ein Verfahren zum Ausgleich von Unwuchten
an einem Antriebsstrang 4 beruht im Wesentlichen darauf,
dass ein Wuchtgewicht 1, 1' an einem auf einem Baugruppenelement 3 des
Antriebsstranges 4 angeordneten Trägerelement 2, 2', in einer zuvor
ermittelten Wuchtposition, befestigt wird.
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In einer Wuchtmaschine 5 wird,
nachdem zuvor auf an sich bekannte Weise die Einzelkomponenten des
Antriebsstranges 4 ausgewuchtet wurden, zunächst der
zusammengesetzte Antriebsstrang 4 auf Unwuchten vermessen
und ggf. eine Wuchtposition lokalisiert. Das zum Ausgleich erforderliche Wuchtgewicht 1, 1' wird anschließend bereitgelegt, von
dem Greifer 6, 6' erfasst,
dem Trägerelement 2, 2' zugeführt und
auf dem Radius des Trägerelements 2, 2' an der ermittelten
Wuchtposition aufgesteckt. Ein oder mehrere dieser Arbeitsschritte
können
in einem automatisierten Prozess mittels einer entsprechenden Ansteuerung
erfolgen. Nachdem das Wuchtgewicht 1, 1' aufgesteckt
ist, weist der komplette Antriebsstrang 4 keine Unwuchten
mehr auf, so dass störende
Geräusche
und Schwingungen weitgehend ausgeschlossen sind. Sollte dennoch
ein Kundendienstfall eintreten, ist eine nachträgliche Korrektur durch ein
Versetzen oder einen Austausch des erforderlichen Wuchtgewichts
auf einfache Weise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich.
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- 1,
1'
- Wuchtgewicht
- 2,
2'
- Trägerelement
- 3
- Baugruppenelement/Kardanwelle
- 4
- Antriebsstrang/Kardanantriebsstrang
- 5
- Wuchtmaschine
- 6,
6'
- Greifer
- 7,
7'
- Ausgleichsmasse
- 8,
8'
- Clipkörper
- 9
- Mantelfläche
- 10,
10'
- Verzahnung
- 11
- Bund
- 12
- Stirnfläche
- 13
- Rand
- 14
- Clipkörperfortsatz
- 15,
15'
- Montageposition
- 16
- Vertiefung
- 17
- Rand
- 18
- Motor/Getriebe
- 19
- Hinterachsgetriebe