DE1755860A1

DE1755860A1 - Hinterachsantriebswelle fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1755860A1
Application number: DE19681755860
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Dr-Ing Doehring; Peter Dipl-Ing Kirschner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1968-07-02
Filing date: 1968-07-02
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DE1755860C3; JPS4920645B1; DE1755860B2; US3680407A; FR2012181A1

Description

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1700-ihr.v/eu 1755860

Be sohreifrung

Hinterachsantriebswelle für Kraftfahrzeuge

Sie Erfindung betrifft eine als dünner, durchgehender Metallstab ausgebildete Hinteraohsantriebsvelle flir Kraftfahrzeuge mit ProntBOtor.

Oberwiegend werden bei Antriebswellen die «wischen Selenken liegenden Vellenteile so steif auegebildet, daß deren Biegeeigenfrequenz oberhalb des Betriebsbereiches liegt, daa Wellen-3tiick also unterkritisch bleibt.

Zs ist auch schon bekannt, für die Antriebswelle zwischen dem. auf einem Ixontmotor verbundenen Wechselgetriebe und dem Hinterachsgetriebe einen dünnen durchgehenden Metallstab als Antriebswelle zu verwenden, dessen Biegeeigenfrequenz unterhalb des Betriebebereiches liegt. Sine solche als Vollstab ausgebildete Velle zeichnet sich durch ein geringes Trägheitsmoment aus und bewirkt infolge ihrer Torsioneweichheit -eine gute Dämpfung von Kupplungestößen und dgl.. In diesem Tall bereiten jedoch Schwingungeerscheinungen der 2. und 3« Harmonischen erhebliehe Schwierigkeiten. Man hat daher die dürre Wslle mit einem Bohr umgeben und die Velle Über mehrere Zwischenlager im Bohr geführt, um aamit bezüglich der dünnen Vellenabschnitte ebenfalle den unterkritischen Betrieb zu erzielen. Nachteilig ist dabei, daß das führungsrohr sehr steif sein nuß, um auoh seinerseits unterkritisch au bleiben und nicht sohwingungeanfällig und damit gefauscherregend. zu sein.

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BAD ORIGINAL

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Hat weitere Lusung sieht <rer, «int dünne Veil· duxeh MlA-••Hilf· Ieigung der lagerung gebeten einsuspanmem und im gebogenem Zuetaad laufen zu laaeen. Duroh dleae Malnahmen wird zwar dl· Bl«f«eigenfrequenz erhebt. Bei Vollen einer fflr Kraftfahrzeuge zweokmä£igen Baulftnge «ellngt es aber Aloht, die·· Frequenz bia auf oberhalb de· Betriebcbereiohee liegende Prehzahlen anzuheben. Sie Eigenfrequenz gerät daher auf die·· Veiee in den Betriebebereich. AuBerdeai werden die Bammleohen der Biegeeigenfrequenz τοη der stationären Durchbiegung veniger beeinflußt, so daß die Harsoniechen niedriger Ordnung, zumindest die 2. HarBoniaohe, ebenfalls noch ia Betriebsbereieh rar-' bleiben. Pa die Biegeeigenfrequenz und deren Hanumiecha duroh gering·, nioht rermeidbare Anregungen zu zirkulär polarisierten fohvingungen führen, ist diese Lösung in .dar Fraxis nicht brauchbar.

Iz let daher die Aufgabe der Srfindung, die duroh die ia Betriebsbereioh liegenden Harmonischen der Vellen-Osundechvingung rerursachten Schwingungen duroh venig aufwendige MaB-nahmen zu dämpfen.

lach der Srfindung werden zur Dämpfung der im Betriebsbereich liegenden Earmonisohen mit der Volle verbundene Schwingungstilger vorgeschlagen. Als Schwingungstilger im Sinne der Srfinduag ist dabei ein schwingungsfähiges Gebilde zu verstehen, das aus einem auf die Harmonischen der Vellenbiegeeigenfrequenz abgestimmten Feder-Kasse-System besteht.*

Die Erfindung findet mit Torteil für eine an sieh bekannte Actriebskonseptien mit ftrontmotor Anvendung, bei der eine Hmheit τοη Veohselgetriebe- und Differentialgetriebe im faJursrag&eek angeordnet 1st. Der Betriebebereich der Antriebswelle entspricht dann dam Kotordrehzahlbereioh und nicht dem ectspreohend den v«C(«aehemam 9bersetzungsverhältaiesen vergrufierten firehaahlbe» reloh der Badantri'ebsvolle.

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BAD ORIQfNAL

Ir. '..or Ro.;ol veruen die 2. und 3· Harmonischen in den Betriebs- ;j:roici tier Welle i'allen. Dann wird man vorzugsweise drei Schwin-.:.u;. _:^til.j3i- iii con drei Knotenpunkten der 4· Harmonischen anbringen.

Die Scm:ir.£Ui:i;3til3er sollten keine scharf ausgeprägte Eigenfrequenz haben, sondern über einen mehr oder weniger breiten Frequenzbereich wirken, was schon durch die Verwendung von Gunimifecern erreicht werden kann. Das gleiche Ergebnis kann durch X¹UgGr mit mehreren unterschiedlichen Eigenfrequenzen (Federkonstairaeii) erzielt werden. Die unterschiedlichen Eigeni'röouei-^en eines Tilgers können auch verschiedenen der zu dämpfenden Harmonischen zugeordnet werden.

Die Tilger werden durch Zwischenschaltung eines Lagers, Vorzugs- V veise eines Wälzlagers, zwischen Welle und Tilger drehfest angeordnet. Die Schwingungsrichtungen bzw. -ebenen der Tilger mit translatorischei: Schwingern bzw. Kippschwingern sollten dann vorzugsweiae unterschiedlich gewählt werden. Bei normal zur Velle jericiateten Schwingungen läßt sich das durch gegenseitiges Verdrehen von Tilgern gleichen Aufbaus erreichen.

Die optimale Gestaltung der Tilger nuß letztlich experimentell ernittelt vrerden, weshalb bei der nachfolgenden Beschreibung eines Äusführungsbeispiels der Erfindung nur das Grundprinzip eines Schwingungstilgers erläutert werden soll.

Die beigefügten Figuren zeigen:

Pig. 1 eine Welle nach der Erfindung in schematascher Ansicht mit Darstellung ihrer Sch-.-iiigunoi

eine perspektivische, schematische Darstellung der Welle nach der Erfindung

einen Schwingungstilger im ^.ialhalbschnitt,

sine Welle nacli der Erfindung mit rohrförmigen Tilgermassen una

.c-ir-ei; vergrößerter. Ausschni«-; aus Fig. 4.

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BAD OBlGlNAL

Die Schwingungen einer dünnen, frei laufenden Welle 1 haben das in Fig. 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 den Knoten der kleinsten, oberhalb des Betriebsbereiches liegenden Harmonischen, z. B. der 4· Harmonischen, Schwingungstilger 2, 5, angebracht v/erden. Durch die mit der Anbringung der Tilger 2, 3, 4 verbundene örtliche Massenerhöhung wird die Frequenz dieser Harmonischen, im Beispiel der 4· Harmonischen, nicht ^eänaert, aa aie Zusaxzmassen im Schwingungsknoten liegen. Dagegen werden die Frequenzen aller darunterliegenden Harmonischen, im Beispiel die 1. bis 5· Harmonische, gesenkt. Die 1. Harmonische wird im allgemeinen weit unterhalb des Betriebsbereiches, d. h. unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors, liegen. Der Betrieb erfolgt überkritisch, Schwingungen in der 1. Harmonischen werden nicht erregt.

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 Tilger 2, 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.

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Fxge 'd veranschaulicht, wie die Tilger mit je zwei normal zur Welleuaohse verlaufenden Schwingungsrichtungen gegeneinander versetzt sind, um die umlaufenden Schwingungen der Welle besser zu beherrschen. Die Eigenfrequenzen' c„ entsprechen jeweils etwa dor 2. Harmonischen und die Eigenfrequenzen O₇ jeweils etwa der ;.^:. Harmonischen.

In der Fig. :> ist ein Schwingungstilger im Axialhalbschnitt dargestellt. Auf die Welle 1 ist mittels einer (Junimihülse 5 ein Wälzlager 6 aufgekeilt, dessen äußerer Lagerring eine rohrförmig Gummifeder 7 trägt, die wiederum an ihrem freien Ende mit einem Metallring 8 verbunden ist. Ein Blechmantel 9 dient außer zur Sicherung der Verbindung zwischen Wälzlager 6 und Gummifeder 7 und zur drehfesten Anordnung des Schwingungssystems 7» 8. Letztere erfolgt v/eich federnd über ein die Lagerreibungskräfte aufnehmendes Gummiband 10 am Fahrzeugaufbau 11.

Die Tilger werden zweckmäßig mehrteilig ausgebildet (nicht dargestellt)· In diesem Falle können Montage und Demontage bei eingebauter Welle vorgenommen werden.

Um namentlich bei nach unten offenem Kardantunnel die Tilger und deren Lager vor Verschmutzung zu schützen, können die Tilgermassen gemäß Pig, 4 und 5 als zwischen den Lagern 12 an rohrförmigen Gummifedern 13 aufgehängte, gegebenenfalls in Lagernähe massenbelegte Kunststoff- oder Metallrohre 14 ausgebildet werden. Die Lager 12 brauchen dann nicht abgedichtet zu werden. Gegebenenfalls kann in diesem Falle auf die Drehmomentenstützen verzichtet werden, wenn die beiden Endrohre an den Aggregaten verdrehsicher befestigt werden.

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Claims

1 7 R R ft K Π VOLKSWAGENWEKK AKTIENGESELLSCHAFT Wolfsburg Unser Zeichen« K 716 1700-Dr.W/Su Ansprüche

1. Als dünner, durchgehender Metallstab ausgebilaete Kinterachsantriebswelle für Kraftfahrzeuge mit Frontmotor, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit im Heck angeordneten Wechselgetriebe, gekennzeichnet durch mit der Welle verbundene Schwingungstilger (2, 5» 4f 7» 8| IJ, I4) für die im Betriebsbereich der Welle liegenden Harmonischen der unterhalb des Betriebsbereiches gelegten Grundschwingung des Metallstabes (l).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilger (2, 3» 4) in den Schwingungsknoten der nächsten, oberhalb des Betriebsbereiches liegenden Harmonischen angebracht sind, vorzugsweise in den drei Schwingungsknoten der 4· Harmonischen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilger (2, 3» 4) in verschiedenen, normal zur Wellenachse verlaufenden Richtungen unterschiedliche Federkonstanten aufweisen.

4· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilger (2, 3» 4) sowohl als translatorische Schwinger als auch als Drehschwinger mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohwingungsrichtungen verschiedener Tilger unterschiedlich gewählt sind (Fig. 2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine drehfeste. Anordnung der Tilger (7, θ).

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, . Vorrichtung r.ac:: Anspruch fc, dadurch gekennzeichnet, daß uie Tiller (7, s) über Wälzlager (5) nit der Welle ver-.:u:.:; ·.. ^ir.:, „ie wiederum über eir.e weiche, vorzugsweise als Gummiband (lO) ausgebildete Drehmomentenstütze mit ^r; em Aufbau (ll) verbunuen sind.

Vorrichtur.-· nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch nehr-■coilig cusjecildete, ohne Demontage der Antriebsweile auswechselbare 'filger.

j. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ai.-. Tilgermnsisen als zwischen Lagern (12) an rohrförmigen Gummifedern (15) aufgehängte Rohre (14-) ausgebildet, die gegebenenfalls una vorzugsweise in Lagernähe mit einer Zusatznasse belegt sind·

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