-
Anwendungsgebiet
-
Die
Offenbarung betrifft die Vibrationsdämpfung an sich drehenden
Antriebssträngen.
-
Hintergrund der Erfindung
-
In
einem Kraftfahrzeug wird im Allgemeinen ein Antriebsstrang, der
Gelenkwellen beinhaltet, um das Getriebe oder die Abtriebseinheit
mit den antreibenden Rädern zu verbinden, verwendet. Gelenkwellen
können drehmäßig instabil werden, wenn
sie bei Drehgeschwindigkeiten arbeiten, bei denen die Gelenkwellenrestunwuchtskräfte
mit der Gelenkwellenbiegeeigenresonanz übereinstimmen.
-
Bei
bestimmten Drehgeschwindigkeiten und Resonanzfrequenzen zeigen die
oben genannten Gelenkwellen eine nicht gewuchtete Rotation und daher
unerwünschte Vibrationen. Diese Vibrationen resultieren
normalerweise in Biege- oder Torsionskräften innerhalb
und entlang der Länge der jeweiligen Gelenkwelle. Solche
Biege- und Torsionskräfte sind als Folge der nicht ausgeglichenen
Rotation weder erwünscht noch geeignet für den
Betrieb von Antriebsstrangsystemen der meisten Fahrzeuge. Ferner
können Vibrationen des Motors oder des Getriebes unerwünschterweise
durch die Gelenkwelle übertragen werden.
-
Dementsprechend
werden verschiedene dynamische Dämpfer oder Massedämpfer
verwendet, um unerwünschte Vibrationen, ob in die Drehgelenkwelle
aufgrund der nicht ausgeglichenen Drehung eingeleitet oder durch
die Gelenkwelle übertragen, zu unterdrücken. Diese
Dämpfer werden oft direkt auf der Gelenkwelle montiert
oder in die Gelenkwelle eingesetzt. Die Dämpfer sind derart
ausgelegt, dass sie eine vorbestimmte Vibrationsfrequenz, die auf
die Hauptfrequenz der unerwünschten Vibrationen eingestellt
ist, erzeugen. Der Dämpfer wandelt die Vibrationsenergie
der Gelenkwelle um oder überträgt diese auf den
Dämpfer mittels Resonanz und absorbiert schießlich
die Vibrationsenergie der Gelenkwelle. Der Dämpfer versucht
daher, die Vibrationen aufzuheben oder auszulöschen, die
in die Gelenkwelle bei einem normalen Betrieb des Antriebsstrangsystems
des Fahrzeugs eingeleitet oder durch diese hervorgerufen werden.
-
Viele
Dämpfer umfassen im Allgemeinen ein Masseelement, das zwischen
zwei ein Paar bildenden ringförmigen Befestigungselementen
und zwei ein Paar bildenden Verbindungselementen angeordnet ist.
Die Verbindungselemente verbinden die Enden der Befestigungselemente
mit den Masseelementen. Viele dieser herkömmlichen Dämpfer
können jedoch nicht einfach auf spezifische Frequenzen eingestellt
werden, und es ist schwierig, die Dämpfung ohne eine umfassende
Umgestaltung des Dämpfers und der Gelenkwelle für
jedes Kraftfahrzeugantriebsstrangsystem einzustellen. Ferner umfassen
viele traditionelle Dämpfer andere Masseelemente, die von
einem Verbindungselement ausladend angeordnet sind. Diese Masseelemente
hängen im Wesentlichen von einer theoretischen Feder herunter
und geben dem System einen zusätzlichen Freiheitsgrad,
wodurch eine weitere Resonanz erzeugt wird.
-
Es
besteht daher auf dem Fachgebiet eine Nachfrage nach einem verbesserten
internen Absorber. Ferner besteht Nachfrage auf dem Fachgebiet für
einen internen Absorber, der keine auskragend angeordnete Masse
verwendet, um eine Dämpfungswirkung zu erzeugen. Ferner
besteht Nachfrage für einen internen Absorber, der einfach
montiert und verändert werden kann, dass er zu spezifischen
Frequenzen und Dämpfungsniveaus der verschiedenen Fahrzeugantriebsstrangsysteme
passt.
-
Zusammenfassung
-
Eine
Ausführungsform eines Fahrzeugantriebsstrangs umfasst ein
rohrförmiges Element, das eine Innenfläche und
eine Achse aufweist, eine Befestigungsbasis, die mit dem rohrförmigen
Element verbunden ist, und eine Mehrzahl von Resonatorelementen,
die jeweils ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen zentralen
Abschnitt aufweisen, der zwischen diesen angeordnet ist und mit
der Befestigungsbasis verbunden ist und sich von dieser erstreckt.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
In
den Zeichnungen sind bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen
im Detail dargestellt. Obwohl die Zeichnungen einige Ausführungsformen darstellen,
sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgetreu
und bestimmte Merkmale können überzogen, entfernt
oder teilweise geschnitten sein, um die vorliegende Erfindung besser
darstellen und beschreiben zu können. Ferner sollen die
hier aufgezeigten Ausführungsformen nicht vollständig sein
oder die Ansprüche in irgend einer Weise auf die genauen
Formen und Anordnungen, die in den Zeichnungen dargestellt sind
und in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben sind,
begrenzen oder einschränken.
-
1 ist
eine Draufsicht auf ein Antriebsstrangsystem.
-
2 ist
eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die in 1 dargestellte
Längsantriebswelle.
-
3 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht des Bereichs 3 der Längsantriebswelle
von 2.
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Längsantriebswelle
von 2.
-
5 ist
eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des Bereichs
5 von 5.
-
6 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
des Abschnitts von 4.
-
6A ist
ein vergrößerte Ansicht des Bereichs 6A von 6.
-
7 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
des Abschnitts von 4.
-
7A ist
eine vergrößerte Ansicht des Bereichs 7A von 7.
-
8 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
des Abschnitts von 4.
-
8A ist
eine vergrößerte Ansicht des Bereichs 8A von 8.
-
9 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
des Abschnitts von 4.
-
9A ist
eine vergrößerte Ansicht des Bereichs 9A von 9.
-
10 ist
eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer alternativen Ausführungsform
des Abschnitts von 4.
-
10A ist eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs 10A von 10.
-
11 ist
eine graphische Darstellung der Messwerte eines Vibrationstests
einer beispielhaften Vorrichtung.
-
12 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
des Abschnitts von 4.
-
Detaillierte Beschreibung
-
1 zeigt
einen Antriebsstrang 20 eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs.
Der Antriebsstrang 20 umfasst einen Motor 22,
der mit einem Getriebe 24 und einer Abtriebseinheit 26 verbunden
ist. Ein vorderes Ausgleichsgetriebe 32 weist eine rechte vordere
Halbwelle 34 und eine linke vordere Halbwelle 36 auf,
die jeweils mit einem Rad 38 verbunden sind und Leistung
an diese Räder 38 abgeben. Die Abtriebseinheit 26 weist
eine Längsantriebswelle 40 und eine Vorderradlängswelle 42 auf,
die von dieser ausgehen. Die Vorderradlängswelle 42 verbindet
das vordere Ausgleichsgetriebe 32 mit der Abtriebseinheit 26.
Die Längsantriebswelle 40 verbindet die Abtriebseinheit 26 mit
einem hinteren Ausgleichsgetriebe 44, wobei das hintere
Ausgleichsgetriebe 44 eine hintere rechte Seitenwelle 46 und
eine hintere linke Seitenwelle 48 umfasst, die jeweils
an einem Ende ein Rad 38 aufweisen.
-
Die
Längsantriebswelle 40 umfasst, wie am besten in 2 zu
sehen ist, ein abwinkelbares Tripodegelenk 50, eine vordere
Längswelle 52, eine hintere Längswelle 54 und
zwei Hochgeschwindigkeitsgleichlaufgelenke 60. Die vordere
Längswelle 52 ist durch eine Achse A-A definiert
und die hintere Längswelle 54 ist durch eine Achse
B-B definiert. Die Gleichlaufgelenke übertragen über
die Längsantriebswelle 40 Leistung an die Räder 38,
auch wenn die Räder oder die Welle sich verändernde
Winkel aufgrund von Lenken und Einfedern der Aufhängung und
Zurückfedern aufweisen. An beiden Enden der Halbwellen
ist jeweils ein Gleichlaufgelenk 60 angeordnet, das mit
dem Rad 38 bzw. mit dem hinteren Ausgleichsgetriebe 44 verbunden
ist. An beiden Enden der rechten vorderen Halbwelle 34 und
der linken vorderen Halbwelle 36 sind Gleichlaufgelenke 60 vorgesehen.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die hintere
Längswelle 54 eine im Allgemeinen zylindrische
rohrförmige Wand 62, die eine Innenfläche 64,
ein erstes Ende 66 und ein zweites Ende 68 aufweist.
-
Die
Gleichlaufgelenke 60 können durch jegliche bekannte
Standardtypen dargestellt sein, beispielsweise Verschiebetripodegelenk,
Gelenk mit sich kreuzenden Bahnen, Kugelfestgelenk, Tripodefestgelenk
oder Doppel-Offsetgelenk, was alles bekannte Begriffe für
verschiedene Arten von Gleichlaufgelenken sind. Die Gleichlaufgelenke 60 ermöglichen
die Übertragung von konstanten Geschwindigkeiten unter
Winkeln, die bei dem tagtäglichen Fahren eines Fahrzeugs
in den Halbwellen und den Längsantriebswellen der Fahrzeuge
auftreten.
-
Der
Antriebsstrang 20 stellt ein Allradantriebsfahrzeug dar,
es ist jedoch zu vermerken, dass die Ausführungsform der
Gleichlaufgelenke 60 der vorliegenden Erfindung auch bei
Hinterradantriebsfahrzeugen, Vorderradantriebsfahrzeugen, Allradantriebsfahrzeugen
und Vierradantriebsfahrzeugen verwendet werden können.
-
Wie
am besten in 3 sichtbar ist, umfasst die
hintere Längswelle 54 einen anordnungsabgestimmten
Absorber oder Dämpfer 70. Der Dämpfer 70 umfasst
eine erste Befestigungsbasis 72, die mit der Innenfläche 64 verbunden
ist, eine Mehrzahl von Schwingungselementen 74 und eine
zweite Befestigungsbasis 76, die mit der Innenfläche 64 verbunden ist.
-
Die
Schwingungselemente 74 umfassen jeweils ein erstes Ende 80,
ein zweites Ende 82 und einen zentralen Abschnitt 84,
der zwischen diesen angeordnet ist. Die Schwingungselemente sind
aus einer ersten Lage 90, einer zweiten Lage 92 und
einer dritten Lage 94 aufgebaut, die zwischen der ersten Lage 90 und
der zweiten Lage 92 angeordnet ist. Das erste Ende 80 ist
mit der ersten Befestigungsbasis 72 verbunden und erstreckt
sich von dieser. Das zweite Ende 82 ist mit der zweiten
Befestigungsbasis 76 verbunden und erstreckt sich von dieser.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die ersten Enden 80 der
mehreren Schwingungselemente 73 in die ersten Befestigungsbasis 72 eingesetzt
und die zweiten Enden 82 der mehreren Schwingungselemente 74 sind in
die zweite Befestigungsbasis 76 eingesetzt, obwohl beliebig
geeignete Verbindungsmittel verwendet werden können.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform bilden die Lagen 90, 92, 94 einen
zwangsverbundenen Lagendämpfer, dessen Lagen 90 und 92 aus
Metall und die Lage 92 aus einem Harz, beispielsweise Mastixharz,
hergestellt sind. Das heißt, die Lage 94 ist ausreichend
elastisch, um eine relative Bewegung zwischen den Lagen 90, 92 zu
ermöglichen, während die Bewegungsenergie in Wärme,
Schall oder andere Energieformen umgewandelt wird, die zu der Umwandlung
der Bewegungsenergie führen.
-
Wie
am besten aus den 3 und 5 ersichtlich
ist, umfasst die erste Lage 90 eine erste Fläche 100,
eine zweite Fläche 102, eine erste Kante 104,
eine zweite Kante 106, ein erstes Ende 108 und ein
zweites Ende 110. Die zweite Lage 92 umfasst eine
erste Fläche 120, eine zweite Fläche 122,
eine erste Kante 124, eine zweite Kante 126, ein
erstes Ende 128 und ein zweites Ende 130. Die
dritte Lage 94 umfasst eine erste Fläche 140,
eine zweite Fläche 142, eine erste Kante 144,
eine zweite Kante 146, ein erstes Ende 148 und
ein zweites Ende 150. Die erste Fläche 100 der
ersten Lage 90 ist mit der zweiten Fläche 142 der
dritten Lage 94 verbunden und die zweite Fläche 122 der
zweiten Lage 92 ist mit der ersten Fläche 140 der
dritten Lage 94 verbunden.
-
Wie
ferner aus 5 sichtbar ist, kann das Schwingungselement 74 durch
Haftverbinden der Lagen 90, 92 mit der Lage 94 gebildet
werden. Das heißt, die Lagen 90, 92, 94 werden
derart laminiert, dass die Rutschfähigkeit zwischen den
Flächen 100 und 142 und den Flächen 122 und 140 begrenzt
ist. Kurz ausgedrückt, bei einem Dämpfer, beispielsweise
bei dem Schwingungselement 74 regt dessen Geometrie dieses
an zu vibrieren (mitzuschwingen), wenn es einer Vibrationsenergie
einer spezifischen Frequenz ausgesetzt wird. Die Geometrie des Schwingungselements 74 kann
verändert werden, um die spezifische Resonanzfrequenz zu
verändern. Während die Lagen 90, 92, 94 vibrieren,
schwingen die Metalllagen 90, 92 mit der Anregungsfrequenz (Energie).
Diese Bewegung der Metalllagen 90, 92 verformt
die dritte Lage 94. Die dritte Lage 94 schwingt
kaum erkennbar mit der Anregungsfrequenz, wird aber die Bewegungsenergie
der Lagen 90, 92 absorbieren. Diese Energieaufnahme
kann dazu führen, dass die Temperatur der dritten Lage 94 ansteigt,
da wenigstens ein Teil der aufgenommenen Energie in Wärmeenergie
umgewandelt wird. Wenn die Metalllagen 90, 92 weiter
durch die Anregungsfrequenz angetrieben werden, absorbiert die dritte
Lage 94 zusätzliche Energie. Wärme, Schall
oder andere Formen der umgewandelten Energie können von dem
Antriebsstrang 20 aufgenommen werden. Dementsprechend dient
jedes Schwingungselement 74 zur Aufnahme der Energie einer
spezifischen Frequenz und wandelt diese Energie in eine Form um, ohne
dass es zu zusätzlichen Vibrationswirkungen auf den Antriebsstrang 20 beiträgt.
-
Im
Gegensatz zu der oben beschriebenen Energieumwandlung durch die
Schwingungselemente
74, fügt eine auskragend angeordnete
Masse (wie sie in dem
US Patent
2,586,043 offenbart ist) einen zusätzlichen Freiheitsgrad,
der eine zusätzliche Resonanz erzeugen kann, hinzu.
-
6–10 zeigen
alternative Ausführungsformen des Dämpfers 70.
Jede dieser Ausführungsformen kann innerhalb irgend einer
Längsantriebswelle oder eines hohlen Elements eines Antriebsstrangs,
beispielsweise dem Antriebsstrang 20, angeordnet werden.
Ferner wirkt jede dieser Ausführungsformen ähnlich
der oben beschriebenen Arbeitsweise.
-
6 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines anordnungsabgestimmten
Absorbers oder Dämpfers 70 als Dämpfer 170.
Der Dämpfer 170 umfasst eine Befestigungsbasis 172,
die mit der hinteren Längswelle 54 des Antriebsstrangs 20 verbunden
ist, und eine Mehrzahl von Schwingungselementen 174. Bei
der dargestellten Ausführungsform weist die Befestigungsbasis 172 eine
im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 176 auf,
die mit der Innenfläche 64 der hinteren Längswelle 54 verbunden
ist, obwohl die Befestigungsbasis 172 mit anderen Abschnitten
des Antriebsstrangs 20 verbunden werden kann. Ferner umfasst
bei der dargestellten Ausführungsform der Dämpfer 170 achtundzwanzig
(28) Schwingungselemente 174.
-
Die
Schwingungselemente 174 umfassen jeweils ein erstes Ende 180,
ein zweites Ende 182 und einen zentralen Abschnitt 184,
der zwischen diesen angeordnet ist. Die Schwingungselemente sind
aus einer ersten Lage 190, einer zweiten Lage 192 und einer
dritten Lage 194, die zwischen der ersten Lage 190 und
der zweiten Lage 192 angeordnet ist, aufgebaut. Das erste
Ende 180 ist mit der ersten Befestigungsbasis 172 verbunden
und erstreckt sich von dieser. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die ersten Enden 180 der Mehrzahl von Schwingungselementen 174 wenigstens
teilweise in die Befestigungsbasis 172 eingebettet, obwohl
beliebige, geeignete Verbindungsmittel verwendet werden können.
-
Die
erste Lage 190 umfasst eine erste Fläche 200,
eine zweite Fläche 202, eine erste Kante 204,
eine zweite Kante 206, ein erstes Ende 208 und ein
zweites Ende 210. Die zweite Lage 192 umfasst eine
erste Fläche 220, eine zweite Fläche 222,
eine erste Kante 224, eine zweite Kante 226, ein
erstes Ende 228 und ein zweites Ende 230. Die
dritte Lage 194 umfasst eine erste Fläche 240,
eine zweite Fläche 242, eine erste Kante 244,
eine zweite Kante 246, ein erstes Ende 248 und
ein zweites Ende 250. Die erste Fläche 200 der
ersten Lage 190 ist mit der zweiten Fläche 242 der
dritten Lage 194 verbunden und die zweite Fläche 222 der
zweiten Lage 192 ist mit der ersten Fläche 240 der
dritten Lage 194 verbunden.
-
Die 7 und 7A zeigen
eine weitere Ausführungsform eines anordnungsabgestimmten Absorbers
oder Dämpfers 70 als Dämpfer 270.
Der Dämpfer 270 umfasst eine Befestigungsbasis 272, die
mit der hinteren Längswelle 54 des Antriebsstrangs 20 verbunden
ist, und eine Mehrzahl von Schwingungselementen 274. Bei
der dargestellten Ausführungsform weist die Befestigungsbasis 272 eine
im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 276 zur
Verbindung mit der Innenfläche 64 der hinteren Längswelle 54 auf,
obwohl die Befestigungsbasis 272 mit anderen Abschnitten
des Antriebsstrangs 20 verbunden werden kann.
-
Die
Schwingungselemente 274 umfassen jeweils ein erstes Ende 280,
ein zweites Ende 282 und einen zentralen Abschnitt 284,
der zwischen diesen angeordnet ist. Die Schwingungselemente 274 sind aus
einer ersten Lage 290, einer zweiten Lage 292 und
einer dritten Lage 294, die zwischen der ersten Lage 290 und
der zweiten Lage 292 (7A) angeordnet
ist, aufgebaut. Der zentrale Abschnitt 284 ist in die erste
Befestigungsbasis 272 eingebettet und erstreckt sich von
dieser.
-
Die
erste Lage 290 umfasst eine erste Fläche 300,
eine zweite Fläche 302, eine erste Kante 304,
eine zweite Kante 306, ein erstes Ende 308 und ein
zweites Ende 310. Die zweite Lage 292 umfasst eine
erste Fläche 320, eine zweite Fläche 322,
eine erste Kante 324, eine zweite Kante 326, ein
erstes Ende 328 und ein zweites Ende 330. Die
dritte Lage 294 umfasst eine erste Fläche 340,
eine zweite Fläche 342, eine erste Kante 344,
eine zweite Kante 346, ein erstes Ende 348 und
ein zweites Ende 350. Die erste Fläche 300 der
ersten Lage 290 ist mit der zweiten Fläche 342 der
dritten Lage 294 verbunden und die zweite Fläche 322 der
zweiten Lage 292 ist mit der ersten Fläche 340 der
dritten Lage 294 verbunden.
-
8 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines anordnungsabgestimmten
Absorbers oder Dämpfers 70 als Dämpfer 370.
Der Dämpfer 370 umfasst eine Befestigungsbasis 372,
die mit der hinteren Längswelle 54 des Antriebsstrangs 20 verbunden
ist, und eine Mehrzahl von Schwingungselementen 374. Die
Befestigungsbasis 372 umfasst eine im Allgemeinen zylindrische
Außenfläche 376 und eine im Allgemeinen
zylindrische Innenfläche 378. Bei der dargestellten
Ausführungsform ist die Befestigungsbasis 372 mit
der Innenfläche 64 der hinteren Längswelle 54 verbunden,
obwohl die Befestigungsbasis 372 mit anderen Abschnitten
des Antriebsstrangs 20 verbunden werden kann.
-
Die
Schwingungselemente 374 umfassen jeweils ein erstes Ende 380,
ein zweites Ende 382 und einen zentralen Abschnitt 384,
der zwischen diesen angeordnet ist. Die Schwingungselemente 374 sind aus
einer ersten Lage 390, einer zweiten Lage 392 und
einer dritten Lage 394, die zwischen der ersten Lage 390 und
der zweiten Lage 392 angeordnet ist, aufgebaut. Das erste
Ende 380 ist mit der ersten Befestigungsbasis 372 verbunden
und erstreckt sich von dieser radial nach innen. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die ersten Enden 380 der mehreren Schwingungselemente 374 wenigstens teilweise
in die Befestigungsbasis 372 eingebettet, obwohl beliebige,
geeignete Verbindungsmittel verwendet werden können.
-
Wie
am besten in 8A sichtbar ist, umfasst die
erste Lage 390 eine erste Fläche 400,
eine zweite Fläche 402, eine erste Kante 404,
eine zweite Kante 406, ein erstes Ende 408 und
ein zweites Ende 410. Die zweite Lage 392 umfasst
eine erste Fläche 420, eine zweite Fläche 422,
eine erste Kante 424, eine zweite Kante 426, ein
erstes Ende 428 und ein zweites Ende 430. Die
dritte Lage 394 umfasst eine erste Fläche 440,
eine zweite Fläche 442, eine erste Kante 444,
eine zweite Kante 446, ein erstes Ende 448 und
ein zweites Ende 450. Die erste Fläche 400 der
ersten Lage 390 ist mit der zweiten Fläche 442 der
dritten Lage 394 verbunden und die zweite Fläche 422 der
zweiten Lage 392 ist mit der ersten Fläche 440 der
dritten Lage 394 verbunden.
-
Die 9 und 9A zeigen
eine weitere Ausführungsform eines anordnungsabgestimmten Absorbers
oder Dämpfers 70 als Dämpfer 470.
Der Dämpfer 470 umfasst eine erste Befestigungsbasis 472,
die mit der hinteren Längswelle 54 des Antriebsstrangs 20 verbunden
ist, eine Mehrzahl von Schwingungselementen 474 und eine
zweite Befestigungsbasis 476. Die erste Befestigungsbasis 472 umfasst eine
im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 478. Bei
der dargestellten Ausführungsform wird die Befestigungsbasis 472 mit
der Innenfläche 64 der hinteren Längswelle 54 verbunden,
obwohl die erste Befestigungsbasis 472 mit anderen Abschnitten
des Antriebsstrangs 20 verbunden werden kann. Ferner kann
die zweite Befestigungsbasis 476 direkt mit einem Abschnitt
des Antriebsstrangs 20 verbunden werden.
-
Die
Schwingungselemente 474 umfassen jeweils ein erstes Ende 480,
ein zweites Ende 482 und einen zentralen Abschnitt 484,
der zwischen diesen angeordnet ist. Die Schwingungselemente 474 sind aus
einer ersten Lage 490, einer zweiten Lage 492 und
einer dritten Lage 494, die zwischen der ersten Lage 490 und
der zweiten Lage 492 angeordnet ist, aufgebaut. Das erste
Ende 480 wird mit der ersten Befestigungsbasis 472 verbunden
und erstreckt sich von dieser radial nach innen. Die zweite Befestigungsbasis 476 umfasst
eine im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 496.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die ersten Enden 480 der
mehreren Schwingungselemente 474 wenigstens teilweise in
die erste Befestigungsbasis 472 eingebettet und die zweiten
Enden 482 sind wenigstens teilweise in die zweite Befestigungsbasis 476 eingebettet,
obwohl beliebige, geeigneten Verbindungsmittel verwendet werden
können.
-
Die
erste Lage 490 umfasst eine erste Fläche 500,
eine zweite Fläche 502, eine erste Kante 504,
eine zweite Kante 506, ein erstes Ende 508 und ein
zweites Ende 510. Die zweite Lage 492 umfasst eine
erste Fläche 520, eine zweite Fläche 522,
eine erste Kante 524, eine zweite Kante 526, ein
erstes Ende 528 und ein zweites Ende 530. Die
dritte Lage 494 umfasst eine erste Fläche 540,
eine zweite Fläche 542, eine erste Kante 544,
eine zweite Kante 546, ein erstes Ende 548 und
ein zweites Ende 550. Die erste Fläche 500 der
ersten Lage 490 ist mit der zweiten Fläche 542 der
dritten Lage 494 verbunden und die zweite Fläche 522 der
zweiten Lage 492 ist mit der ersten Fläche 540 der
dritten Lage 494 verbunden.
-
10 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines anordnungsabgestimmten
Absorbers oder Dämpfers 70 als Dämpfer 570.
Der Dämpfer 570 umfasst eine Befestigungsbasis 572,
die mit der hinteren Längswelle 54 verbunden ist,
und eine Mehrzahl von Schwingungselementen 574. Die Befestigungsbasis 572 umfasst
eine im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 576 und
einen im Allgemeinen rohrförmigen Stumpf 578.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Stumpf 578 der
Befestigungsbasis 572 mit dem ersten Ende 66 der
hinteren Längswelle 54 verbunden, obwohl die Befestigungsbasis 572 mit anderen
Abschnitten des Antriebsstrangs 20 verbunden werden kann.
-
Die
Schwingungselemente 574 umfassen jeweils ein erstes Ende 580,
ein zweites Ende 582 und einen zentralen Abschnitt 584,
der zwischen diesen angeordnet ist. Das zweite Ende 582 des
Schwingungselements 574 steht nicht mit der Innenfläche 64 der
hinteren Längswelle 54 in Kontakt. Die Schwingungselemente 574 sind
aus einer ersten Lage 590, einer zweiten Lage 592 und
einer dritten Lage 594, die zwischen der ersten Lage 590 und
der zweiten Lage 592 (10A)
angeordnet ist, aufgebaut. Das erste Ende 580 ist mit der
ersten Befestigungsbasis 572 verbunden und erstreckt sich
von dieser radial nach innen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind
die ersten Enden 580 der mehreren Schwingungselemente 574 wenigstens
teilweise in die Befestigungsbasis 572 eingebettet, obwohl
beliebige, geeignete Verbindungsmittel verwendet werden können.
-
Wie
am besten aus 10A sichtbar ist, umfasst die
erste Lage 590 eine erste Fläche 600,
eine zweite Fläche 602, eine erste Kante 604,
eine zweite Kante 606, ein erstes Ende 608 und
ein zweites Ende 610. Die zweite Lage 592 umfasst eine
erste Fläche 620, eine zweite Fläche 622,
eine erste Kante 624, eine zweite Kante 626, ein
erstes Ende 628 und ein zweites Ende 630. Die
dritte Lage 594 umfasst eine erste Fläche 640,
eine zweite Fläche 642, eine erste Kante 644,
eine zweite Kante 646, ein erstes Ende 648 und
ein zweites Ende 650. Die erste Fläche 600 der
ersten Lage 590 ist mit der zweiten Fläche 642 der
dritten Lage 594 verbunden und die zweite Fläche 622 der
zweiten Lage 592 ist mit der ersten Fläche 640 der
dritten Lage 594 verbunden.
-
11 zeigt
eine graphische Darstellung eines anordnungsabgestimmten Absorbers
mit Schwingungselementen, die auf ungefähr 287,5 Hertz
(Hz) abgestimmt sind. Für einen Abschnitt eines Antriebsstrangs,
beispielsweise des Antriebsstrangs 20, der keinen anordnungsabgestimmten
Absorber aufweist, liegt die Schwingungsamplitude (die als Beschleunigung
geteilt durch Kraft dargestellt ist) bei einer Frequenz von ungefähr
287,5 Hz bei ungefähr 36. Wenn ein anordnungsabgestimmter
Absorber die Schwingungselemente aufweist, die auf ungefähr
287,5 Hz eingestellt sind, beträgt die Amplitude ungefähr
14,43. Die Größe der Amplitude wurde durch die
Verwendung des anordnungsabgestimmten Absorbers verringert. Ferner
wurde die Resonanz (Ausgangsfrequenz) des Abschnitts des Antriebsstrangs
geringfügig (von 287,5 Hz nach 283,7 Hz) aufgrund des Vorhandenseins
des Absorbers verlagert. Die graphische Darstellung von 11 repräsentiert
Versuche, die mit fünf (5) Schwingungselementen 174 ausgeführt
wurden, die mit einer Gelenkwelle ohne eine Befestigungsbasis direkt
verbunden waren.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform sind die Schwingungselemente 74, 174, 274, 374, 474, 574 Schichtdämpfer,
obwohl andere geeignete Elemente verwendet werden können.
Die ersten Lagen und die zweiten Lagen sind aus Metall hergestellt
und die dritte Lage ist aus einem Harzwerkstoff, beispielsweise
Mastix, hergestellt. Das heißt, die dritte Lage ist ausreichend
flexibel, um eine relative Bewegung zwischen der ersten Lage und
der zweiten Lage zu ermöglichen, wobei die Bewegungsenergie
in Wärme, Schall oder andere Energieformen umgewandelt wird,
was zu der Ableitung der Bewegungsenergie führt.
-
12 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines anordnungsabgestimmten
Absorbers oder Dämpfers 70 als Dämpfer 670.
Der Dämpfer 670 umfasst eine Befestigungsbasis 672,
die mit der hinteren Längswelle 54 des Antriebsstrangs 20 verbunden
ist, eine Mehrzahl von Schwingungselementen 674 und einen
Dämpfungsabschnitt 676. Die hintere Längswelle 54 des
Antriebsstrangs 20 weist einen Innendurchmesser DR auf.
Der Dämpfungsabschnitt weist vor der Montage in der hinteren
Längswelle 54 eine Länge LF und einen
Außendurchmesser DF auf, der größer als
der Durchmesser DR ist.
-
Die
Schwingungselemente 674 umfassen jeweils ein erstes Ende 680,
ein zweites Ende 682, einen zentralen Abschnitt 684,
der zwischen diesen angeordnet ist, und eine Außenfläche 686.
Die Schwingungselemente 674 sind aus einem einzigen Werkstoff
aufgebaut, obwohl Lagen aus verschiedenen Materialien verwendet
werden können. Die ersten Enden 680 sind in die
erste Befestigungsbasis 672 eingebettet und erstrecken
sich von dieser. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die zweiten Enden 682 und die zentralen Abschnitte 684 in
den Dämpfungsabschnitt 676 eingebettet.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform weist die Befestigungsbasis 672 eine
im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 690,
die mit der Innenfläche 64 der hinteren Längswelle 54 verbunden
ist, auf, obwohl die Befestigungsbasis 672 mit anderen
Abschnitten des Antriebsstrangs 20 verbunden werden kann.
Der Dämpfungsabschnitt 676 umfasst eine Außenfläche 700,
eine erste Endfläche 704, eine zweite Endfläche 706 und
eine Mehrzahl von Öffnungen 708. Die Öffnungen 708 können
Schlitze sein, die in dem Dämpfungsabschnitt 676,
ohne dass Material entfernt wird, ausgebildet sind oder können
durch Materialentfernung ausgebildet werden.
-
Bei
den dargestellten Ausführungsformen ist der Dämpfungsabschnitt 676 aus
CF-40 CONFORR Schaum von E-A-R Speciality Composites, 7911 Zionsville
Road, Indianapolis, Indiana, US hergestellt, obwohl andere Werkstoffe,
beispielsweise stark gedämpfte Schäume, verwendet
werden können. Ferner kann der Durchmesser des Dämpfungsabschnitts 676 vor
der Montage in der hinteren Längswelle 54 viel
größer als der Durchmesser der hinteren Längswelle 54 sein,
beispielsweise der Durchmesser DF kann mehr als 4-mal größer
als der Durchmesser DR sein. Ferner sind bei den dargestellten Ausführungsformen
die Schwingungselemente 674 aus Federstahl hergestellt,
obwohl andere geeignete Werkstoffe verwendet werden können.
-
Bei
einer Ausführungsform der Montage des Dämpfers 670 in
der hinteren Längswelle 670 ist der Dämpfer 670 im
Allgemeinen, wie in 12 dargestellt, aufgebaut. Der
Dämpfer 670 wird dann in die hintere Längswelle 54 eingeführt,
während der Dämpfungsabschnitt 676 zu
der Achse B-B hin zusammengedrückt wird. Der Dämpfungsabschnitt 676 kann
an der Innenfläche 64 der hinteren Längswelle 54,
beispielsweise mit einem Klebstoff, befestigt werden, oder kann
in dieser angeordnet werden, um mit der Innenseite 64 mit
Presssitz in Kontakt zu stehen.
-
Bei
den dargestellten Ausführungsformen sind die ersten Lagen
und die zweiten Lagen aus einem Metallwerkstoff und/oder einer Metalllegierung hergestellt,
obwohl andere geeignete Werkstoffe verwendet werden können.
Während die Schwingungselemente, hier als wenigstens an
einer Befestigungsbasis befestigt, dargestellt und beschrieben sind, können
die Schwingungselemente mit der Befestigungsbasis mittels irgend
welcher ausreichender Mittel verbunden werden, die ermöglichen,
dass die Schwingungselemente die Energie umwandeln. Ferner können
die Befestigungsbasen, obwohl sie in verschiedenen Formen, beispielsweise
zylindrisch, gebogen und scheibenförmig, dargestellt sind,
irgend eine geeignete Form zur Befestigung an dem Antriebsstrang 20 aufweisen
oder die Schwingungselemente können an dem Antriebsstrangelement
ohne eine Befestigungsbasis direkt befestigt werden. Ferner können
die Befestigungsbasen aus irgend einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise
Stahl, hergestellt sein, um die Vibrationsenergie zu übertragen, und
die Befestigungsbasen können an einem Antriebsstrangbauteil
oder an einem Abschnitt desselben befestigt werden. Die Befestigung
einer Befestigungsbasis an einem Antriebsstrangbauteil kann, wenn
gewünscht, durch Kleben, Schweißen oder andere
geeignete Verfahren erzielt werden.
-
Wie
hier beschrieben, können die Dämpfer mit irgend
einem Antriebsstrangelement, beispielsweise einer rohrförmigen
Gelenkwellenwand oder einem Endstück, verbunden werden.
Während das Dämpfen das Verringern der Menge,
der Kraft, der Größenordnung oder des Werts umfasst,
kann der Resonator bei einer nicht als einschränkend anzusehenden
Ausführungsform die Größenordnung der
Vibrationsenergie verringern und/oder eine mitschwingende Vibration
auf eine andere Frequenz umwandeln, um ein Betreiben des Antriebsstrangelements mit
einer ungewünschten Frequenz zu vermeiden.
-
Die
vorangehende Beschreibung wurde nur zur Darstellung und Beschreibung
beispielhafter Ausführungsformen der Verfahren und Systeme
der vorliegenden Erfindung gemacht. Es ist nicht gedacht, dass sie
vollständig sein soll oder die Erfindung auf irgend eine
genaue Form, die offenbart ist, beschränken soll. Es ist
für den Fachmann verständlich, dass verschiedene
Abänderungen gemacht werden können und das Äquivalente
für diese Elemente eingesetzt werden können, ohne
den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Ferner können
viele Veränderungen gemacht werden, um eine spezifische Situation
oder einen Werkstoff an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne
den grundlegenden Umfang zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt,
dass die Erfindung auf keine spezifische Ausführungsform, die
als beste Form zum Ausführen dieser Erfindung offenbart
ist, beschränkt, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsformen,
die in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, umfassen.
Die Erfindung kann auch in anderer Weise, als es spezifisch beschrieben und
dargestellt ist, ausgeführt werden, ohne ihren Erfindungsgedanken
oder Schutzumfang zu verlassen. Der Schutzumfang der Erfindung ist
nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt.
-
Zusammenfassung:
-
Ein
Fahrzeugantriebsstrang umfasst ein rohrförmiges Element
(62), das eine Innenfläche (64) und eine
Achse aufweist, eine Befestigungsbasis (72), die mit dem
rohrförmigen Element (62) verbunden ist, und eine
Mehrzahl von Schwingungselementen (74), die jeweils ein
erstes Ende (80), ein zweites Ende (82) und einen
zentralen Abschnitt (84), der zwischen diesen angeordnet
ist, aufweist und das mit der Befestigungsbasis verbunden ist und
sich von dieser erstreckt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-