DE2534684C2 - Einrichtung zur Schwingungsdämpfung im Antriebsstrang von Fahrzeugen - Google Patents

Einrichtung zur Schwingungsdämpfung im Antriebsstrang von Fahrzeugen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schwingungsdämpfung in dem zumindest aus Wschselgetriebe und Gelenkwelle bestehenden Antriebsstrang von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit Hilfe eines auf der Gelenkwelle in deren Eingangsbereich angeordneten Schwingungstilgers, dessen Tilgermasse als ein Ringkörper ausgebildet und mittels eines elastischen Körpers aus Gummi oder einem technisch gleichwertigen Stoff mit einem Teil der Gelenkwelle verbunden ist
Bei den bekannten Einrichtungen der obigen Art (GB-PS 8 37 877) bildet der Motor-Getriebeblock, hauptsächlich durch Massenkräfte des Motortriebwerkes erregt, zusammen mit der Gelenkwelle ein starres Schwingungssystem, wenn auch die Ausgangsweile des Wechselgetriebes, wie bei der Konstruktion der zitierten GB-PS, mit der Gelenkwelle mittels eines durch ein wellrohrartig ausgebildetes Verbindungsglied gebildeten Universalgelenkes flexibel verbunden ist
Die Getriebeausgangswelle überträgt demgemäß als Koppelglied Schwingungsausschläge in radialer Richtung auf die Gelenkwelle, die an dieser Schwingungen erzwingen, die zu mehr oder weniger starker Geräuschbildung führen.
Um diese Schwingungen zu dämpfen, ist es bereits bekannt, am Ende des Wechselgetriebes einen Schwingungstilger vorzusehen. Zur Erzielung einer ausreichenden Dämpfung sind solche Schwingungstilger mit erheblichen Tilgermassen auszustatten, so daß der Raumbedarf zu ihrer Unterbringung entsprechend groß ist was in vielen Fällen im Bodenbereich von Karosserien spezielle Maßnahmen erfordert
Um von diesen Schwierigkeiten Abhilfe zu schaffen, ist bei der Konstruktion der GB-PS 8 37 877 der
so Schwingungstilger in zwei entsprechend kleinere Tilgereinheiten aufgegliedert worden, wobei die eine Tilgereinheit auf der Getriebeausgangswellc und die andere Tilgereinheit hinter dem Universalgelenk auf der Gelenkwelle angeordnet ist
Bezüglich der Plazierung eines Schwingungstilgers mit entsprechend großer Tilgermasse würde es ferner der physikalischen Lehre entsprechen, diesen im Schwingungsbauch vorzusehen. Im vorliegenden Falle würde dies etwa der Längsmitte der vorderen Gelenkwelle entsprechen. Eine solche Anordnung wäre jedoch unvorteilhaft weil in diesem Bereich entsprechende Anschlußmöglichkeiten fehlen und unter Umständen bei verschiedenen Fahrzeugtypen unterschiedliche Gelenkwellen erforderlich wären.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs erläuterten Art so zu verbessern, daß trotz eines mit kleiner Tilgermasse ausgestatteten Schwingungstilgers sehr gute Schwin-
gungstilgung erzielt und der entsprechend kleinbauende Schwingungstilger dementsprechend vorteilhaft installiert werden kann. Es soll außerdem möglich sein, für mehrere Kraftfahrzeugtypen die gleiche Gelenkwelle zu verwenden, wobei zwar jeweils auf den Fahrzeugtyp richtig abgestimmte, also verschiedene Schwingungstilger vorzusehen sind, der Antriebsstrang un übrigen aber unverändert bleiben kann.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß die Getriebeausgangswelle und die Gelenkwelle ίο unter schwingungsmäßiger Entkoppelung durch eine in radialer Richtimg weiche elastische Kupplung mit einem radial nachgiebigen Gummikörper und einer Zentrierung mittels einer Gummihülse mit für die Entkoppelung ausreichender radialer Elastizität miteinander verbunden sind und daß der Schwingungstilger unmittelbar am Gelenkwelleneingang angeordnet ist
Die schwingungsmäßige Entkoppelung von Getriebeausgangswelle und Gelenkwelle ermöglicht es, mit einer kleinen Tilgermasse eine sehr gute Schwingungstilgung zu erreichen. Dies wird möglich, in dem durch die geringe Radialsteifigkeit der Gelenkscheibe sich die Tilgerwirkung voll auf die Gelenkwelle konzentriert. An dieser spricht der Schwingungstilger auch sehr gut an.
Außerdem läßt sich der Schwingungstilger am Eingang der Gelenkwelle günstig an dieser anbringen, so daß die Montagezeit verkürzt werden kann und auch keine zusätzlichen Mittel zu seiner Anbringung erforderlich sind.
Die Gelenkwelle selbst kann unverändert bleiben und sie kann auch, wenn nicht andere Gesichtspunkte dagegen sprechen, für mehrere Fahrzeugtypen »n gleicher Ausführung benutzt werden.
Dabei ist es auch bekannt, die Verbindung der Getriebeausgangswelle mit der Gelenkwelle anstatt mit einem wellrohrartigem Verbindungsglied mit einem Kreuzgelenk oder einer sogenannten Hardy-Scheibe zu bewerkstelligen.
Durch all dies«; Verbindungselemente wird aber lediglich eine gelenkige Verbindung, nicht jedoch eine schwingungsmäßige Auftrennung dieses Antriebsstranges in radialer Richtung erreicht. Ein Kreuzgelenk oder ein wellrohrartiges Verbindungsglied ist z. B. in schwingungsmäßiger Hinsicht sogar vollkommen starr und auch die üblichen Hardy-Scheiben haben wohl eine Gelenkfunktion, jedoch so wenig radiale Nachgiebigkeit, daß sie in schwingungstechnischer Hinsicht ebenfalls als starr aufzufassen sind. Selbst wenn man also bei derartigen bekannten Verbindungen einen Schwingungsdämpfer entsprechend einem älteren Vor- so schlag der Anmelderin (DE-AS 25 08 212), bei dem es im übrigen um eine völlig andere Problemstellung geht, am Gelenkwelleneingang anbringen wollte, würde sich also der hier angestrebte erfindungsgemäße Effekt nicht erreichen lassen.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist die Gummihülse zwischen einem an der Getriebeausgangswelle angeformten Zapfen und einer an der Gelenkwelle angebrachten Zentrierhülse vorgesehen. Es lassen sich dadurch die beiden Wellen vorteilhaft mit dem erforderlichen radialen Freiheitsgrad zueinander zentrieren.
Der Montageaufwand zur gegenseitigen Verbindung von Schwingungstilger und elastischer Kupplung läßt sich hierbei besonders klein halten, wenn der Schwingungstilger mit einem Tragflansch unmittelbar an einem Gelenkwellenflansch mit denselben Bolzen befestigt ist, die auf der anderen Seite des Oelenkwellenflansches in die elastische Kupplung eingreifen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, den Schwingungstilger sowohl zur Tilgung von Torsionsschwingungen des Antriebsstranges als auch zur Tilgung von Biegeschwingungen der Gelenkwelle einzusetzen. Hierzu wird vorgeschlagen, am Scnwingungstilger den elastischen Körper in Form von drei segmentförmigen Abschnitten zwischen dem zylindrischen Innenumfang der Tilgermasse und dem achsparallel abgebogenen Rand des dreieckförmigen Tragflansches vorzusehen.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Konstruktion ist vorgesehen, im elastischen Körper zwischen den Spitzen des Tragflansches und der Tilgermasse schlitzförmige Ausnehmungen anzuordnen, die in Umfangsrichtung verlaufen. Durch die Länge dieser schlitzförmigen Ausnehmungen läßt sich die Frequenzlage des Tilgers beeinflussen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Enden der schlitzförmigen Ausnehmungen in größere abgerundete Öffnungen auslaufen zu lassen und in ihrem Mittelbereich mindestens an einem der starren Teile noch elastisches Material zur Bildung eines Anschlages am anderen Teil zu belassen.
Eine mit Vorteil zu gebrauchende Ausführungsform nach der Erfindung sieht vor, im Tragflansch innerhalb seines Randes in den Dreieckspitzen die Befestigungsbohrungen für den Schwingungstilger am Flansch der Gelenkwelle vorzusehen.
Eine weitere Beeinflussung der Frequenzlage des Schwingungstilgers ist dadurch möglich, daß in den segmentförmigen Abschnitten des elastischen Körpers achsparallele Bohrungen vorgesehen sind, die auf demselben Durchmesser liegen können, wie die Befestigungsbohrungen im Tragflansch. Die Befestigungsbohrungen können in diesem Falle noch zum Durchtritt von Werkzeugen dienen, mit denen die Befestigungsmittel für die Gelenkwelle bzw. für andere Teile bedient werden können.
Bei einer weiteren, mit Vorzug zu gebrauchenden Konstruktion sind auf demselben Tragflansch unmittelbar nebeneinander, nur durch einen Schlitz getrennt, elastische Körper und Tilgermassen unterschiedlicher Frequenzlage angeordnet. Man hat es hierdurch in der Hand, den Ansprechbereich des Schwingungstilgers zu erweitern bzw. ihn auf zwei Frequenzen abzustimmen und zwar in baulich sehr einfacher Weise. Hierbei ist es vorteilhaft, die elastischen Körper zu beiden Seiten des Schlitzes gleich auszubilden, eine Tilgermasse jedoch größer zu wählen als die andere. Dies kann z. B. dadurch erzielt werden, daß der eine Tilgerkörper axial länger ist als der andere. Selbstverständlich sind auch andere Lösungen denkbar, z. B. auch unterschiedliche elastische Körper, was durch andere Formen und/oder Gummihärten erzielt werden kann.
In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung sowie Varianten ihres Schwingungstilgers dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Einrichtung,
Fig.2 den Schwingungstilger der Einrichtung in Seitenansicht und
F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Schwingungstilgers im Schnitt, gemäß der Darstellung in Fig. I.
Genäß F i g. I ist eine Getriebeausgangswelle 10 in an sich üblicher Art und Weise mit einem dreiarmigen Flansch 11 über eine weiche elastische Kupplung 12 mit einem ebenfalls dreiarmigen Flansch 13, der im übrigen nicht mehr dargestellten Gelenkwelle 14 verbunden.
Die Ausbildung der elastischen Kupplung 12 ist im einzelnen nicht Gegenstand der Erfindung, jedoch ist es für diese von besonderer Bedeutung, daß die Kupplung infolge eines sehr weichen Gummikörpers 15 eine relativ große radiale Weichheit besitzt. Dasselbe gilt für eine hier vorgesehene Wellenzentrierung. Hierfür ist in den Flansch 13 eine Zentrierhülse 17 eingeschoben, die einen Zapfen 18 an der Getriebeausgangswelle 10 unter Zwischenfügung einer Gummihülse 19 umfaßt. Auch diese Gummihülse 19 weist eine erhebliche Weichheit in radialer Richtung auf. Die sehr weiche elastische Kupplung 12 dient zur Trennung des Schwingungssystems an dieser Stelle.
Am sternförmigen Flansch 13 der Gelenkwelle 14 ist ein Schwingungstilger 20 unmittelbar mit denselben Schraubenbolzen 21 befestigt, wie die elastische Kupplung 12. Der Schwingungstilger 20 besteht nach den Fig. 1 und 2 aus einem dreieckförmigen Tragflansch 22, dessen äußerer Rand 23 axial abgebogen ist. Ein äußerer Ringkörper 24 dient als Tilgermasse. Zwischen dem zylindrischen Innenumfang 25 des Ringkörpers 24 und dem äußeren Rand 23 des Tragflansches 22 liegt der elastische Körper 26 des Schwingungstilgers 20, der also infolge der Dreieckform des Tragflansches 22 im wesentlichen aus drei segmentförmigen elastischen Abschnitten 26a, 26b und 26c besteht In diesem elastischen Körper 26 befinden sich an den Spitzen des dreieckförmigen Tragflansches 22 Schlitze 27, die zu beiden Seiten der Spitzen in größere, abgerundete Öffnungen 28 auslaufen. Durch die Schlitze 27 kann die Frequenzlage des Schwingungstilgers 20 bestimmt werden. Auch in den Schlitzen 27 selbst dient verbleibendes elastisches Material 29 (Gummischichten) als Anschlag am jeweils anderen Teil. Eine weitere Abstimmung der Frequenzlage läßt sich durch Öffnungen 30 im starken Mittelteil der segmentförmigen Abschnitte erzielen, die auf gleichem Durchmesser liegen können, wie die Befestigungsbohrungen 31 des Tragflansches 22 und die infolgedessen zum Durchtritt von Werkzeugen für die Befestigung an der Kupplung 12 dienen können (siehe hierzu F i g. 1).
In Drehrichtung werden die segmentförmigen elastischen Abschnitte 26a bis 26c des Körpers 26 in ihren starken Mittelteilen, d. h. dort, wo die Ausnehmungen 30 angeordnet sind, im wesentlichen auf reine plastische Schiebung beansprucht. In den Ecken dagegen, d. h. im Bereich der Schlitze 27 und den abgerundeten Öffnungen 28, tritt eine mehr oder weniger große Schub/Druck- bzw. Schub/Zugspannung auf. In Radialrichtung werden, bedingt durch die Rotation und die Auslenkung, die einzelnen segmentförmigen Abschnitte pro Umdrehung auf Zug, Druck und plastische Schiebung beansprucht Eine übermäßige radiale Auslenkung wird durch den Anschlag am elastischen Material 29 aufgefangen.
F i g. 3 zeigt einen nach demselben Prinzip aufgebauten Schwingungstilger. Die Ausbildung des Tragflansches 22 ist dieselbe, wie sie bisher bereits beschrieben wurde. Jedoch sind der elastische Körper 26 und der als Tilgermasse dienende Ringkörper durch einen achsnormalen Schlitz 32 in Ringkörperteilstücke 24, 24a aufgetrennt Während die elastischen Körper 26 zu beiden Seiten des Schlitzes 32 gleich sind, weist auf der einen Seite der Ringkörper 24a eine größere axiale Breite auf. Er ist infolgedessen schwerer als das Ringkörperteilstück 24 auf der anderen Sehe, so daß hier ein Schwingungstilger mit einer anderen Frequenzlage entsteht Der gesamte Schwingungstilger hat also einen erweiterten Frequenzbereich. Die Anbringung erfolgt in der vorstehend bereits beschriebenen Art und Weise.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Schwingungsdämpfung in dem zumindest aus Wechselgetriebe und Gelenkwelle bestehenden Antriebsstrang von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit Hilfe eines auf der Gelenkwelle in deren Eingangsbereich angeordneten Schwingungstilgere, dessen Tilgermasse als ein Ringkörper ausgebildet und mittels eines elastischen Körpers aus Gummi oder einem technisch gleichwertigen Stoff mit einem Teil der Gelenkwelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeausgangswelle (10) und die Gelenkwelle (14) unter schwingungsmäßiger Entkoppelung durch eine in radialer Richtung weiche elastische Kupplung (12) mit einem radial nachgiebigen Gummikörper (15) und einer Zentrierung mittels einer Gummihülse (19) nr.it für die Enfkoppelupg ausreichender radialer Elastizität miteinander verbunden sind und daß der Schwingungstilger unmittelbar am Gelenkwelleneingang angeordnet ist
2. Einrichtung nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummihülse (19) zwischen einem an der Getriebeausgangswelle (10) angeformten Zapfen (18) und einer an der Gelenkwelle (14) angebrachten Zentrierhülse (17) angeordnet ist
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Schwingungstilger (20) mit einem Tragflansch (22) unmittelbar an einem Gelenkwellenflansch (13) mit denselben Bolzen (21) befestigt ist die auf der anderen Seite des Gelenkwellenflansches (13) in die elastische Kupplung (12) eingreifen.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Schwingungstilger (201) der elastische Körper (26) in Form von drei kreissegmentförmigen Abschnitten (26a bis 26c) zwischen dem zylindrischen Innenumfang (25) der Tilgermasse (24) und dem achsparallel abgebogenen Rand (23) des dreieckförmigen Tragflansches (22) angeordnet ist
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im elastischen Körper (26) zwischen den Spitzen des Trangflansches (22) und der Tilgermasse (Ringkörper 24) Schlitze (27) angeordnet sind, die in Umfangsrichtung verlaufen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Enden der Schlitze (27) in größere abgerundete Öffnungen (28) auslaufen, während in ihrem Mittelbereich mindestens an einem der starren Teile noch elastisches Material (29) zur Bildung eines Anschlages am anderen Teil vorhanden ist
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Tragflansch (22) innerhalb seines Randes (23) in den Dreieckspitzen Befestigungsbohrungen (31) für den Schwingungstilger am Gelenkwellenflansch (13) vorgesehen sind.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den segmentförmigen Abschnitten (26a bis 2Sc) des elastischen Körpers (26) achsparallele Bohrungen (30) zur Beeinflussung der Frequenzlage vorgesehen sind, die auf demselben Durchmesser liegen können, wie die Befestigungsbohrungen (31) im Tragflansch (22).
9. Einrichtung zur Schwingungsdämpfung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß auf demselben Tragflansch (22) unmittelbar nebeneinander, nur durch einen Schlitz (32) getrennt elastische Körper und Tilgermassen unterschiedlicher Frequenzlage angeordnet sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die elastischen Körper (26) zu beiden Seiten des Schlitzes (32) gleich ausgebildet sind, eine Tilgermasse (24a^ jedoch größer ist als die andere Tilgermasse (24).
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