DE2254612A1

DE2254612A1 - Kraftfahrzeugantriebsuebertragung

Info

Publication number: DE2254612A1
Application number: DE2254612A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Abe; Koichi Takahashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-11-12
Filing date: 1972-11-08
Publication date: 1973-05-30
Also published as: GB1366243A; JPS4854332A; CA959302A; AU445046B2; DE2254612C3; US3887024A; AU4236272A; DE2254612B2; FR2159867A5

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - BüHLJNG ^m KlNNE 2254612 TEL. (Oe 11) 53 0211 TELEX: 6-24 303 töpat

530212

PATENTANWALT E

München:

DipWng. H. Tiedtkö ÖijJl.-Chenu G. Bühling DIpl.»ltig.Hi; Klririe '

Dlpl.-Chem. Dr. U. Eggers

8000 München 2

Kaiser-Ludwig-Platz 6 8. "November 1972 Postfach 202403

Missan Motor Company,

Yokohama City, Japan

Kraftfahrzeug^Antriebsübertragung

Die Erfindung bezieht sich auf Antriebssysteme von Kraftfahrzeugen und insbesondere auf einen Kraftfahrzeug-Antriebsüberträgungsweg, welcher eine Kraftübertraguhgsänläge mit Fahrzeugantriebsrädern verbindet.

Der Kraftfahrzeug-Antriebsubertraguhgsweg besteht generell aus einer Kardanwelle, einer Endgetriebeeinheit und Wellen für die Fahrzeugantriebsräder und überträgt in seiner Wirkung die Motorkraft vom Getriebe bis zu den Antriebsrädern, so daß das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit in einem ausgewählten übersetzungsverhältnis angetrieben wird. Die Kardanwelle ist an einem Ende über ein Vorderkardangelenk mit einer Abtriebswelle der Kraftübertragungsanlage und mit dem anderen Ende über ein Hinterkardangelenk mit einer Ritzelantriebswelle der Endgetriebeeinheit verbunden. Die Ritzel*·

Mündliche Abrtden, InsbeMrtd·* durch Telefon, bedüfien echrlltllcher Bestätigung 3Ö9822/Ü / Po.t«*eck (Münäitn) Kto. 116874 ÖfMdn.r Bank (MQrlchan» Kto. SSiSTt»

antriebswelle wird an ihrem vorderen Endabschnitt durch einen Ritzelführungs- oder Gegenflansch gehalten und trägt an ihrem hinteren Ende ein Antrieberitzel, welches in ständigem Eingriff mit einem Ringrad (oder auch Kronenrad genannt) steht, das um eine zur Achse der Ritzelantriebswelle senkrechte Achse drehbar ist. Das Ringrad seinerseits steht in Getriebeeingriff mit einem Differentialgetriebe, das eine rechtwinkelige Kraftübertragung vom Antriebsritzel auf die rechte und linke Antriebswelle ermöglicht. Die Ritzelantriebswelle, welche so an einem Ende über den Ritzelführungs- oder Gegenflansch mit dem Hinterkardangelenk und am anderen Ende mit dem Antriebsritzel verbunden ist, iet in einem Achsgehäuse oder Ritzelträger durch vordere und hintere Ritzellager drehbar montiert. Diese Ritzellager werden mittels eines Distanzstücks in Abstand zueinander gehalten, welches gewöhnlich in Form einer Hülse auf einem Mittelabschnitt der Ritzelantriebswelle angeordnet ist.

Im Betriebszustand des Motorfahrzeugs, besonders während Beschleunigung^- und Verzögerungsbedingungen, werden im Achsgehäuse nachhaltige Rüttel- oder SchwiTrgeräusche hervorgerufen, welche sich mit den Bereichen der Äntriebsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ändern. Es ist bekannt, daß diese unangenehmen Geräusche, hier Achsgeräusche genannt, aufgrund eines ständigen Aufpralls zwischen den kämmenden Zähnen des Antriebsritzels und des Ringrades der Endgetriebeeinheit hervorgerufen werden. Dieses geräuschvolle Aufeinandertreffen wird grundsätzlich als Ergebnis des Leerspiels zwischen den

309822/0778

Zähnen dieser kämmenden Zahnräder angesehen. Von einer rein theoretischen Betrachtungsweise aus wäre es deshalb ideal, ein derartiges Leerspiel zum Zweck der Ausschaltung der Achsgeräusche zu reduzieren. Dies ist jedoch praktisch undurchführbar wegen der Beschränkungen, die gewöhnlich mit der Anforderung an die Produktionseffektivität auftreten.

Es wurden demgemäß Versuche mit verschiedenen Kraftfahrzeug-Antriebsübertragungswegen zur Ermittlung änr grundlegenden Ursachen für die Erzeugung der Achsgeräusche durchgeführt. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Achsgeräusche in erster Linie aufgrund von Torsions- und Biegungsschwingungen der Antriebseinheiten als Ergebnis cles Wechsels in _y den Motordrehzahlen hervorgerufen werden. Wenn die Frequenzen dieser Torsions- und Biegungsschwingungen mit der Resonanzfrequenz des gesamten Antriebsübertragungsweges einschließlich

's.

der Endgetriebeeinheit in Einklang stehen, wird eine gekoppelte Schwingung herbeigeführt, welche die Erzeugung von Klopftönen zur Folge hat. Die Versuchsergebnisse zeigen ferner, daß diese Klopftöne nicht ständig als Rüttel- und Schwirrgeräusche auf die Karosserieaufbauten des Kraftfahrzeugs übertragen werden, sondern daß sie auf_? diese dann übertragen werden, wenn sie in einen bestimmten Bereich fallende Frequenzen haben.

Mit der Erfindung wird deshalb ein verbessertes Kraftfahrzeug-Antriebssystem geschaffen, in welchem die Resonanzfrequenzen der Antriebsachse einschließlich -der Endeinheit auf ein solches Maß reduziert werden, daß sie aus einem Be-

3 0 9 8 2 2/0770

reich, in welchem die Geräusche auf die Karosserieaufbauten des Motorfahrzeugs übertragen werden, herausfallen.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein verbessertes Kraftfahrzeug-Antriebssystem geschaffen^ bei dem die Verteilung der Drillsteifigkeit und des Massenträgheitsmoments des Antriebsübertragungsweges insgesamt so verändert ist, daß die Resonanzfrequenzen des Antriebsachsübertragungsweges auf ein derartiges Maß reduziert werden, daß sie außerhalb des Geräuschausbreitungsbereiches liegen.

Ferner wird durch die Erfindung ein verbessertes Kraftfahrzeug-Antriebssystem geschaffen, bei welchem die im Achsgehäuse erzeugten Geräusche praktisch von dem Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs isoliert sind in einer Konstruktion, welche einfach und wirtschaftlich herzustellen ist und welche leicht auf jeden bestehenden Kraftfahrzeug-Antriebsübertragungsweg ohne aufkündigen Wechsel oder Veränderung des gewöhnlich gebrauchten Antriebsübertragungsweges anwendbar ist.

Diese einzelnen Vorteile werden erfindungsgemäß durch die Verwendung einer trägen Masse erreicht, welche mit der Ritzelantriebswelle der Endgetriebeeinheit drehbar ist und -, gewöhnlich im wesentlichen koaxial zur Ritzelantriebswelle angeordnet ist. Die träge Masse weist eine Gewichtsgröße auf, die so gewählt ist, daß sie mit der Ritzelantriebswelle im Gleichgewicht steht, um dadurch die Resonanzfrequenzen der Ritzelantriebswelle auf ein Maß zu verringern, boi dem die in

30982 2/077 8

der Endgetriebeeinheit erzeugten Geräusche von dem Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs isoliert werden. Die auf diese Weise einen Teil der Endgetriebeeinheit bildende träge.Masse kann als ein Organ konstruiert sein, welches von den Bestandteilen der Endgetriebeeinheit unabhängig ist oder mit einem dieser Bestandteile aus einem Stück besteht. Wo es erwünscht ist, daß die träge Masse als unabhängiges Organ konstruiert ist, kann dasselbe als einteiliges Organ aus Stahl oder im,wesentlichen biegsamem Kunststoff gebildet sein oder aus mindestens zwei miteinander verklebten Stücken gefertigt sein. In diesem. Fall kann die träge Masse in Form eines Ringes konstruiert sein, der mit dem Ritzelführungsflanseh oder mit einem Bügel des Hinterkardangelenks verbunden ist, über das der Ritzelführungsflanseh mit der Kardanwelle verbunden ist. Wo es andererseits erwünscht ist, daß die träge Masse mit einem der Bestand-, teile der Endgetriebeeinheit aus einem Stück bestehend konstruiert ist, kann sie in Form eines Rings den Äußenumfang des Ritzelführungsflansches umgeben oder sich radial vom Bügel des Hinterkardangelenks nach außen erstrecken. Ansonsten kann die träge Masse auch die Form einer Hülse haben, die mit dem zylindrischen Distanzstück einstückig ist, welches .in der Mitte zwischen dem vorderen und dem hinteren Radlager angeordnet ist.

Die Erfindung wird, im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Frequenzver- ^s

309822/0778

ORIGINAL

teilung bei den auf die Fahrzeugkabine übertragenen Geräuschen in zwei verschiedenen Fällen mit vorhandenen bzw. nicht vorhandenen Achsgeräuschen;

Fig. .2 ein Ersatzschaltbild zur Darstellung der Schwingungsweisen der verschiedenen Drehelemente eines Kraftfahrzeug-Antriebsübertragungsweges;

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für die Änderung der Winkelverschiebung des Antriebsritzels der Endgetriebeeinheit in Abhängigkeit v°n der Kämmfrequenz des Ritzels;

Fig. *\ ein Diagramm zusammen mit einer schematischen Ansicht eines Kraftfahrzeug-Antriebssystems zur Darstellung der im Antriebssystem auftretenden Schwingungsweisen beim Antreiben des Antriebsritzels mit einer Kämmfrequenz von etwa 620 Hz;

Fig· 5 ein Diagramm für ein Beispiel der Resonanzfrequenzänderung des Antriebsübertragungsweges bei Bestückung des Antriebsritzels der Endgetriebeeinheit mit einer zusätzlichen trägen Masse;

Fig. 6 eine Schnittansicht der wesentlichen Teile der Endgetriebeeinheit mit einer bevorzugten Aus-

309822/0778 qrigwM-

führungshorn der trägen Masse in Übereinstimmung mit der Erfindung;

Pig, 7A eine Schnittansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer bei der Endgetriebeeinheit gemäß Fig. 6 verwendbaren trägen Masse;

Fig. 7B eine Vorderansicht der in Fig. 7A im Schnitt gezeigten trägen Masse;

Fig. 8 bis 10 Schnittansichten mit jeweils noch anderen zweckmäßigen Ausführungsformen der tragen Masse zur Anbringung an der Endgetriebeeinheit nach Fig. 6;

Fig. 11 eine Schnittansicht von wesentlichen Teilen einer Endgetriebeeinheit mit der erfindungsgemäßen Verbesserung in einer weiteren vorteilhaften Form;

Fig.l2A in einer graphischen Darstellung die Änderung der Bewegungsamplitude der Schwingungen, die auf den Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs mit herkömmlicher Endgetriebeeinheit übertragen werden in Abhängigkeit von der Kämmfrequenz des Antriebsritzels;

Fig.l2B ein ähnliches Diagramm wie Fig. 12A, jedoch 309822/0778

2254812

für ein Beispiel der Änderung der Bewegungsamplitude der Schwingungen, die auf den Karosserieaufbau eines Motorfahrzeuges mit einer die erfindungsgemäße Verbesserung enthaltenden Endgetriebeeinheit übertragen werden; und

Fig. 13 eine graphische Darstellung eines Beispiels

für die Änderungen der aus den Achsgeräuschen entstehenden Schalldrücke in Abhängigkeit von der Kämmfrequenz des Antriebsritzels der Endgetriebeeinheit,

Es sei zunächst Bezug genommen auf die Fig. 1, in welcher die Frequenzverteilungen in den auf den Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs übertragenen Geräuschen dargestellt sind, wie sie bei zwei verschiedenen Schwingungsweisen beobachtet wurden. Bei der einen Schwingungsweise, die durch die Kurve a dargestellt ist, sind die Achsgeräusche nicht vorhanden, wie dies im vorhergehenden erwähnt wurde, während bei der anderen Schwingungsweise, die durch die Kurve b_ dargestellt ist, die Achsgeräusche vorhanden sind. Die Schwingungen sind in Dezibel und ihre Frequenzen in Hertz angegeben. Wie man aus dem Diagramm sieht, werden die Schwingungen aus den .ständigen Aufprall zwischen den Antriebsritzel und den IUngrüdern dor Endgetriebeeinheit nicht gleichbleibend in Forn der Achsieräusche auf den Karosscrieaufbau des Kraftfahrzeugs übertragen,sondern dann auf die Karonserieaufbauten übertragen, wenn die Schwingungen mit

309822/0778

SAD

Frequenzen im Bereich von etwa 600 bis 4000 Hz erzeugt werden« Die Erfindung beabsichtigt deshalb eine Beschränkung der Resonanzfrequenzen des Antriebsübertragungsweges insgesamt auf Werte unterhalb eines Bereichs, in welchem, die Aehsgeräusche die Karosserieaufbauten des Kraftfahrzeugs erreichen können. Zu die.sem Zweck wird zuerst eine auf Simulation ba-^v sierende Analyse der Schwingungsweisen der verschiedenen Drehelemente des Kraftfahrzeug-Antriebsüb'ertragungsweges gemäß Darstellung in Fig. 2 vorgenommen. In der Fig. 2 sollen die vier oberen Blöcke eine Reihe von Kraftfahrzeug-Antriebseinheiten darstellen mit einer Motorkurbelwelle, einem Schwungrad für die Kurbelwelle, einer mit der Kurbelwelle über eine Kupplung, eine Kupplungswelle, eine Getriebehauptwelle und einen Übersetzungsgetriebesatz verbundenen Kardanwelle und schließlich einer Ritzelantriebswelle der Endgetriebeeinheit. Die unteren zwei Blöcke sollen andererseits ein. durch die Ritzelantriebswelle über ein Antriebsritssel angetriebenes Ringrad (oder· Kronenrad) und- einen vom Ringrad über eine Hin^ terachswelle angetriebenen Radkranz bezeichnen. So sind die Massenträgheitsmomente I in kg·cm·see , die Winkelabweichungen θ in Winkelgrad (Radien) und die Torsionssteifigkeiten K in k£'Cm.grad dieser Antriebselemente mit entsprechenden Indices gemäß der folgenden Tabelle bezeichnet.

309822/0778

	Massenträg- heitsmoment ρ (kg«cm«sec )	Winkelab weichung (Winkelgrad)	Torsionseteifig- keit (kg«cm«grad )
Kurbelwelle:	¹I	⁶I	Kurbelwelle: K₁
Schwungrad:		^Θ2	Kupplung» Kupplungs welle, Getriebehaupt- welle und Getriebe- satζ: Kp
Kardanwelle:	h	°3	Kardanwelle: K,
Ritzelan triebswelle:	h	⁹H
Ringrad:		^Θ5	Hinterachswelle: Kr-
Radkranz:

Die Differentialgleichungen der Torsionsschwingung verhalten sich nun wie folgt:

I₁-O_{1 +} K₁Ce₁ 2 2 2 1

!3*^3 ^{+ Κ}3^^Θ3

■J «J <J ml

Ιλ'Θ. "¥ K » (θ *

θ₂)	= O;	(θ₂ - θ.	j) -	O,
	+ K₂	.Ce₃ - β,	ji -	ο,
θ₂)	H-K₃	sino T,
θ₃)	. τ-	und
θ₄)
θ.)	= O,

309822/0778

wobei cj auf der rechten Seite der vierten Gleichung die Kämmfrequenz des Antriebsritzels bezeichnet und als solche das Produkt aus der Drehzahl des Motors und der Zahnzahl des Antriebsritzels ist. Bedingungen zur Berücksichtigung des Zähigkeitsdämpfungsfaktors sind zur Vereinfachung der Rechnung und wegen der Tatsache,daß sie vernachlässigbar klein sind, in den obigen Gleichungen weggelassen worden. Es sei bemerkt, daß die obige Beziehung, obwohl mit einem System von sechs Freiheitsgraden aufgestellt, unter Berücksichtigung der Beziehung Q₁- = -η.'θ. ' gelöst werden kann, wobei η ein Geschwindigkeits-übersetzungsverhältnis ist. Durch eine derart gewonnene Lösung der obigen Differentialgleichungen findet man heraus, daß. die Winkelverdrehung des Antriebsritzels der Endgetriebeeinheit sich gemäß. Fig. 3 in Abhängigkeit von der Kämmfrequenz des Ritzels ändert, bei der die Achsgeräusche erzeugt werden. Die Schwingungsweise des gesamten Antriebsübertragungsweges wurde für die Ritzelkämmfrequenz von etwa 620 Hz bestimmt, welche in.einen Bereich fällt, in welchem die Geräusche auf den Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs übertragen werden; das Ergebnis ist^ein Fig. 4 dargestellt. In Fig. H, sind die WinkelVerdrehungen der Antriebsachse in Verbindung mit den verschiedenen Antriebselementen der Antriebsachse gezeigt, welche mit einem Motor E, einer Kupplung C, einer Kraftübertraeungseinheit T, einem Vorderkardangelenk F.J., einer Kardanwelle P, einem Hinterkardangelenk R.J. und einer Endgetriebeeinheit F einschließlich des Differentials und der Achsen schematisch dargestellt sind. Aus Fig. 4 sieht "man, daß die auf den Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs übertragenen Tor-

309822/0778 '

sionsschwingungen weit mehr von den Massenmomenten der Kardanwelle und der Ritzelantriebswelle mit dem Antriebsritzel als von denen der Kurbelwelle und des Schwungrades abhängen. Das bedeutet, daß die Achsgeräusche ausgeschaltet oder zumindest entscheidend vermindert werden können, wenn die Resonanzfrequenzen der Kardanwelle und der Ritzelantriebswelle derart vermindert werden, daß die Resonanzschwingungen von dem Fahrzeugkarosserieaufbau isoliert werden oder daß zumindest nur ein begrenzter Schwingungsbetrag die Körperstruktur erreichen kann. Dieser Zweck wird in vorteilhafter Weise durch Anbringung einer trägen Masse entweder an der Ritzelantriebswelle oder an der Kardanwelle erreicht. Da zudem die Winkelverdrehung des Antriebsweges in der Nähe der Ritzelantriebswelle einen Höchstwert erreicht, kann die träge Maese in bevorzugter Weise speziell an der Ritzelantriebswelle angebracht werden. Durch Vorsehung einer solchen trägen Masse an der Endgetriebeeinheit ist zu erwarten, daß die Resonanzfrequenz der Endgetriebeeinheit sich abhängig vom Betrag der zu der Einheit hinzugefügten Masse ändert, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist.

Die erfindungsgemäß auf der Grundlage der oben beschriebenen Untersuchung erreichte Verbesserung ist in Fig. dargestellt, wobei eine solche Verbesserung hier beispielsweise als Bestandteil der Endgetriebeeinheit einer weitgehend üblichen Konstruktion angeführt wird, welche dem Fachmann an sich bekannt ist. Die Endgetriebeeinheit als solche besitzt einen Ritzelträger bzw. ein Hinterachsgehäuse 20, das an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Eine in Längsrichtung der

309822/0778

Fahrzeugkarosserie verlaufende Ritzelantriebswelle 21 ist in diesem Hinterachsgehäuse durch ein vorderes und ein hinteres Lager 22 bzw. 23 drehbar befestigt. Diese Lager 22 und 23, welche als Kegelrollenlager dargestellt sind, werden mittels eines im wesentlichen zylindrischen, einen Mittelabsehnitt der Ritzelantriebswelle. 21 einhüllenden Distanzstücks 24 in Abstand voneinander gehalten. Die Ritzelantriebswelle trägt an ihrem hinteren Ende ein Antreibsritzel 25. Obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, steht dieses Antriebsritzel 25 in ständigem Eingriff mit einem Kronenrad oder Ringrad, das eine rechtwinkelige übertragung der Kraft von der Ritzelantriebswelle ermöglicht; und das Glockenrad seinerseits steht in Antriebsverbindung mit einem Differentialgetriebe, über das die Antriebskraft auf die rechte und linke Hinterachse übertragen wird. Der Mechanismus einschließlich des Differentialgetriebes und der Achsen ist wohlbekannt und für das Verständnis des Wesens der erfindungsgemäßen Verbesserung ziemlich belanglos, und deshalb wird hier keine detaillierte Erläuterung der Ausführung dieses Mechanismus gegeben. Die Ritzelantriebswelle 21 trägt an ihrem vorderen Endabschnitt einen Ritzelführungs- oder Gegenflansch 26, der einen den vorderen Endabschnitt der Ritzelantriebswelle 21· umgebenden Hülsenabschnitt und einen über die Welle 21 hinausreichenden Planschabschnitt besitzt. Der Gegenflansch 26 ist mittels einer Schraube 27 über einen Federring 28 an der Ritzelantriebswelle 21 befestigt. Mit der Bezugsziffer 29 ist eine ringförmige Öldichtung bezeichnet, welche zwischen dem Hülsenabschnitt des Gegenflansches 26 und dem Hinterachsgehäuse 2Ö

309822/0778

sitzt. Der Gegenflansch 26 ist über seinen Flanschabschnitt mit einem Hinterkardangelenk 30 mit geeigneten Befestigungsmitteln wie einer Kombination 31 aus einer Schraube und einer Mutter verbunden. Das Hinterkardangelenk 30 ist seinerseits mit einer einen Teil des Antriebsweges des Kraftfahrzeugs bildenden Kardanwelle 32 verbunden. Das Kardangelenk 30 ist hier als Hooke-Kardangelenk dargestellt, bei dem Bügel 31a und 31b mittels wechselseitig gekreuzter Lagerbolzen 32a und 32b miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist nun die so gebaute Endgetriebeeinheit mit einer trägen Masse versehen, welche die Form eines Rades 33 mit einem im allgemeinen kreisförmigen Wandteil 33a besitzt. Dieses Rad 33 wird in seiner Lage gehalten, indem sein kreisförmiger Wandteil gemäß Darstellung zwischen dem Flanschabschnitt des Gegenflansches und dem rückwärtigen Bügel 31b des Kardangelenks 30 mittels der Kombination 31 von Schraube und Mutter fest sitzt. Es wird hierbei vorausgesetzt, daß dieses Rad 33, das als träge Masse wirkt, von einem einzigen starren Organ gebildet wird, das aus Stahl bestehen kann. Falls dies jedoch vorgezogen wird, lann das Rad 33 aus zwei oder aucih mehr Bestandteilen gefertigt sein; ein Beispiel für eine solche Konstruktion ist in den Fig. 7A und 7B dargestellt.

In den Fig. 7A und 7B besteht das nunmehr mit der Bezugsziffer 34 bezeichnete Rad aus einem inneren und einem äußeren Ring 34a bzw. 34b aus starrem Material und einem Zwischenring 34c aus elastischem Material wie Gummi oder verformbarem Kunststoff. Der Zwischenring 34c ist mit den Kontakt-

309822/0778

oberflächen des inneren und des äußeren Rings 3¹Ia bzw. 3¹Ib fest verbunden, beispielsweise durch Sintern, Der innere Ring 3^a besitzt einen im allgemeinen ringförmigen Wandteil 3¹Jd, über welchen das Rad 34 in seiner Gesamtheit am Gegenflansch 26 in einer in Fig. 6 gezeigten Weise befestigt ist;. Falls andererseits bevorzugt, kann das Rad als Ganzes von einem einzigen Organ aus elastischem Material gebildet werden, obwohl ein Beispiel für eine solche Konstruktion hier nicht dargestellt ist.

Als Alternative zu der oben beschriebenen trägen Masse, welche mittels bestehender Befestigungsmittel oder, wo bevorzugt, mittels geeigneter neu hinzugefügter Befestigungsmittel am Gegenflansch befestigt ist , kann die träge Masse aus einem Stück mit einem der Bestandteile der Endgetriebeeinheit oder der mit der Endgetriebeeinheit verbundenen Teile ausgebildet sein.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem die träge Masse als starres Rad 35 ausgebildet ist, welches über einen ringförmigen Wandteil 35a mit dem Flanschabschnitt des Gegenflansches 26 aus einem Stück besteht.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem der Gegenflansch nun mit der Bezugsziffer 36 bezeichnet, einen Flanschabschnitt besitzt, der so gestaltet ist, daß er eine radiale Erweiterung 36a oder, mit anderen Worten, eine verstärkte Dicke mit einer entsprechenden Vergrößerung des Massen-

309822/0778 '

trägheitsmoments des Gegenflansches 36 besitzt. Die Kombination von Gegenflansch und träger Masse 36 ist in ihrer Gesamtheit mit dem (nicht dargestellten) Kardangelenk über einen Bolzen 37 oder über andere geeignete Befestigungsmittel verbunden.

Fig. 10 zeigt noch ein weiteres Beispiel, bei dem die träge Masse in einem Stück mit dem Hinterkardangelenk 30 gefertigt ist. Die Masse ist in diesem Beispiel als starres Rad 38 konstruiert, welches über einen ringförmigen Wandteil 38a mit dem hinteren Bügel 31b des Kardangelenks 30 aus einem Stück besteht.

Hier sei bemerkt, daß die spezifische Gestaltung des Rades 3*J gemäß Fig. 7A und 7B im wesentlichen auf jede Form der tragen Masse in den Figuren 8 bis 10 anwendbar ist. In diesem Fall kann das Rad 35 oder 38 gemäß Fig. 8 bzw. 10 oder der verdickte Flanschabschnitt 36a des Gegenflansches 36 einen Teil des inneren Rings 3¹Ja bilden, der vom Zwischenring 31c bzw. dem äußeren Ring 3^b umgeben wird. Wumschgemäß kann bei der oben beschriebenen Gestaltung der äußere Ring 3^b entfallen.

Fig. 11 zeigt noch eine abgewandelte Form einer erfindungsgemäß an der Endgetriebeeinheit angebrachten trägen Masse, wobei Teile, die mit solchen in der Fig. 6 korrespondieren, mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Die träge Masse wird bei der dargestellten Endgeträebeeinheit durch Abwandlung des Distanzstücks gewonnen, das nun mit der Bezugs-

309822/0778

ziffer Ml bezeichnet ist. Das Distanzstück 41 besitzt in ' diesem Fall eine zur Schaffung eines zusätzlichen Massenträgheitsmoments vergrößerte Dicke und dient somit nicht nur dazu, die Ritzellager 22 und'23 in Abstand voneinander zu halten, sondern auch, um als träge Masse zu wirken. So kann man sagen, daß bei der gezeigten Kpnstruktionsanordnung die träge Masse in einem Stück mit dem Distanzstück 41 hergestellt ist.

Welche Form auch immer die träge Masse in der Endgetriebeeinheit annehmen mag, es ist wichtig, daß eine solche träge Masse mit ihrem Schwerpunkt auf die Achse de'r

r _t

Ritzelantriebswelle ausgerichtet ist und daß ein Massenträgheitsmoment vorgesehen ist, 'welches ausreicht, um die Eigenschwingungsfrequenz der Torsions- und Biegungsschwingungen der Ritzelantriebswelle auf einen solchen Wert einzuschränken, daß die Höhen der aus der Resonanz der Eigenschwingungen mit den Kämmschwingungen des Antriebsritzels resultierenden Schwingungen auf einen Bereich abgesenkt werden, in welchem solche Schwingungen praktisch von den Karosserieaufbauten des Motorfahrzeugs isoliert werden. Von der mit der erfindungsgemäßen Verbesserung versehenen Endgetriebeeinheit wird somit erwartet, daß sie einen bemerkenswerten Beitrag zur Verhinderung eines Eindringens der Aehsgeräusehe in die.Fährzeugkabine unter verschiedenen Arbeitsweisen des Motorfahrzeugs leistet.

Fig. 12A zeigt die Ergebnisse der Versuche, die · zur Bestimmung der Schwingungsweisen der Ritzelantriebswelle in einem mit einem Motor von 1200 ecm Hubraum ausgestatteten

309822/0778

Fahrzeug durchgeführt wurden. Die Kurve der Fig. 12A zeigt so die Änderung der Geschwindigkeitsamplitude der vertikalen Schwingung der Ritzelantriebswelle in Abhängigkeit von der Kämmfrequenz in Hertz des Antriebsritzels der Endgetriebeeinheit. Aus dieser Kurve sieht man, daß die Torsions- und Biegungsschwingungen der Ritzelantriebswelle mit der Resonanzfrequenz von etwa 640 Hz des Antriebsübertragungsweges einschließlich der Endgetriebeeinheit gekoppelt sind. Das heißt, daß die übertragung der Achsgeräusche auf die Fahrzeugkabine verhindert werden kann, wenn die Resonanzfrequenz der Antriebsachse auf etwa 580 Hz verringert wird, was dem Minimalwert der Geschwindigkeitsamplitude entspricht. Aus den vorher gezeigten Differentialgleichungen zur Berechnung der Torisionsschwingungen ist bekannt geworden, daß die zusätzliche träge Masse, die zur Erreichung dieses Zieles geeignet ist, folgende Eigenschaften haben sollte:

2 Zusätzliches Massenträgheitsmoment: ca. 0,2 kg'mm«sec

Zusätzliche träge Masse: ca. 0,7 bis l»0 kg

Die diese Bedingungen erfüllende träge Masse wurde zwischen der Kardanwelle und dem Gegenflansch montiert mit dem Ergebnis, daß sich die Schwingungsweise der Ritzelantriebswelle von der in Fig. 12A gezeigten zu der in Fig. 12B gezeigten hin veränderte. Fig. 13 zeigt die Schalldruckpegel der auf die Fahrzeugkabine übertragenen Geräusche in Beziehung zur Kämmfrequenz des Antriebsritzels der Endgetriebeeinheit.

309822/0778

-■ 19 -

In der Pig. 13 stehen die Kurven ρ und q in Beziehung mit den Kurven der Fig. 12A bzw» 12B, und so zeigt die Kurve ρ den Geräuschpegel in der Fahrzeugkabine bei Benutzung einer Endgetriebeeinheit nach herkömmlicher Konstruktion, während die Kurve q den Geräuschpegel zeigt, wie er bei Benutzung der mit der erfindungsgemäßen Verbesserung ausgestatteten Endgetriebeeinheit erreicht wird. Ein Vergleich zwischen diesen, Kurven ρ und q zeigt klar, daß die unangenehmen Geräusche, die von den Achsgeräuschen herrühren, auf einen bemerkenswert niedrigen Pegel speziell im Frequenzbereich von 600 bis 700 Hz verringert werden.

Aus der vorangehenden Beschreibung kann man nun abschätzen, daß die erfindungsgemäße Verbesserung, die an sich bemerkenswert vorteilhaft für die Reduzierung der Geräusche in der Fahrzeugkabine ist, leicht in einer einfachen und wirtschaftlichen Konstruktion verwirklicht werden kann. Wo die träge Masse in einem Stück mit dem Gegenflansch oder dem Hinterkardangelenk und/oder dem Distanzstück entsprechend der vorangehenden Beschreibung hergestellt werden soll, kann die erfindungsgemäße Verbesserung durch einfache Abänderung der genannten Bestandteile, nämlich ohne Verwendung einer erhöhten Anzahl von Teilen erreicht werden. Wo hingegen die träge Masse unabhängig von den Bestanteilen der Endgetriebeeinheit oder den mit ihr verbundenen Teilen gebildet werden soll, kann sie mittels der vorhandenen Befestigungsmittel wie der. den Gegenflansch und das Hinterkardangelenk verbindenden Schraube an ihrem Platz befestigt werden. In diesem Fall kann die erfih-

309822/0778

dungsgemäße Verbesserung auch leicht ohne Zuflucht zu einer aufwendigen Abänderung der bestehenden Endgetriebeeinheit erreicht werden. Zu guter letzt sei noch hinzugefügt, daß keine Beschränkung der Höchstdrehzahl des Antriebsübertragungsweges als Ergebnis der Vorsehung der zusätzlichen trägen Masse bewirkt wird.

309822/0778

Claims

Patentansprüche

1.: Kraftfahrzeug-Antriebsübertragungsweg mit einer Endgetriebeeinheit mit einer Ritzelantriebswelle, welche in einem Achsgehäuse über Ritzellager drehbar befestigt ist, welche ihrerseits durch ein einen Abschnitt der Ritzelantriebswelle umhüllendes Distanzstück voneinander im Abstand gehalten werden, sowie mit einem mit der Ritzelantriebswelle drehbaren und mit einem Hinterkardangelenk verbundenen Ritzelführungsflansch, gekennzeichnet durch eine träge Masse ( 33» 3^, 35, 36, 38), welche mit der Ritzelantriebswelle (26) drehbar und im wesentlichen koaxial zur Ritzelantriebswelle (26) angeordnet ist, wobei die träge Masse eine bestimmte Gewichtsgröße hat, die* die Resonanzfrequenz der Ritzelantriebswelle auf einen Wert verringert, unterhalb dessen die in der Endgetriebeeinheit erzeugten Schwingungen von dem Karossieraufbau des Kraftfahrzeugs isoliert sind.

2. übertragungsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse (33) ein Rad besitzt, welches unabhängig von jeglichem Bestandteil der Endgetriebeeinheit hergestellt ist und mit Befestigungsmitteln bezüglich der Ritzelan,triebswelle (26) unbeweglich gehalten wird.

3. übertragungsweg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (33) einen ringförmigen, zwischen dem Ritzelführungsflansch (26) und dem Hinterkardangelenk (30) befestigten Wandteil (33a) aufweist.

309822/0778

4. übertragungsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse (35, 38) ein Rad besitzt, das mit irgendeinem Teil der Antriebsachse aus einem Stück besteht.

5. übertragungsweg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (35) mit dem Ritzelführungsflansch aus einem Stück besteht.

6. übertragungsweg nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (35) über einen ringförmigen Wandteil (35a), der aus einem Stück mit dem Rad und dem Plansch besteht, in den Ritzelführungsflansch übergeht.

7. übertragungsweg nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (35) einen Teil des RitzeIführungsflansches (26) bildet.

8. übertragungsweg nach Anspruch H_t dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (38) mit einem Hinterbügel des Kardangelenks (30) aus einem Stück besteht.

9. übertragungsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse einen Teil des RitzeIführungsflansches (36) bildet, welcher einen gegenüber der normalen Dicke verstärkten Flanschabschnitt besitzt,

10. übertragungsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse einen Teil des Distanzstücks (¹H)

309822/0778

bildet, welches gegenüber der normalen Gestalt vergrößert ist.

11. übertragungsweg nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse ein einstückiges Organ (33)
umfaßt.

12. übertragungsweg nach Anspruch 11, dadurch.gekennzeichnet, daß das einstückige Organ aus einem starren Material (33) besteht. , . .

13. übertragungsweg nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Organ aus einem elastischen Material besteht. " -

I¹I. übertragungsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse mindestens zwei selbständige
aneinander befestigte Organe (3^a, 3*tc) umfaßt.

15. übertragungsweg nach Anspruch I¹I, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der selbständigen Organe aus
einem elastischen Material (3¹Ic) besteht.

16. übertragungsweg nach Anspruch 15. _s dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse aus voneinander getrennten
inneren (3¹Ia) und äußeren (3^b) Ringen aus starrem Material
und aus einem Zwischenring (3^c) aus dem elastischen Material besteht, wobei der innere Ring (3^a) mit irgendeinem ieil. der Endgetriebeeinheit verbunden ist und der Zwischenring

309822/0778

fest zwischen dem inneren C3^a) und dem äußeren (3¹Ib) Ring angebracht ist.

309822/0778