DE4008538A1 - Kardanwellenanordnung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Kardanwellenanordnung fuer kraftfahrzeugeInfo
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- DE4008538A1 DE4008538A1 DE19904008538 DE4008538A DE4008538A1 DE 4008538 A1 DE4008538 A1 DE 4008538A1 DE 19904008538 DE19904008538 DE 19904008538 DE 4008538 A DE4008538 A DE 4008538A DE 4008538 A1 DE4008538 A1 DE 4008538A1
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Kardanwellenanordnung zur Verbindung zwischen einer
Antriebswelle und einer End-Antriebseinheit.
Unter den vielen Kardanwellenanordnungen ist eine
Zweigelenk-Kardanwellenanordnung bekannt. Fig. 18 zeigt eine
Zweigelenk-Kardanwellenanordnung 1 des Standes der Technik,
die aus einer Kardanwelle 2 und einem Paar Universalgelenke
3 und 4 an den gegenüberliegenden Enden der Kardanwelle 2
besteht.
Die Kardanwelle 2 ist durch ein Gelenk 3 mit einer
Antriebseinheit, gebildet durch einen Motor, Getriebe etc.,
verbunden und ist durch das andere Gelenk 4 mit einer End-
Antriebseinheit verbunden, um so die Antriebsenergie von der
Energiequelle auf die antreibenden Räder eines
Kraftfahrzeuges durch die End-Antriebseinheit zu übertragen.
Die Kardanwellenanordnung 1 muß ein hohes
Rotationsgleichgewicht haben, da sie angetrieben wird, um
mit hoher Drehzahl zu rotieren. Die Notwendigkeit eines
solchen hohen Rotationsgleichgewichtes bzw. -ausgleiches
führt unvermeidlich zu erhöhten Herstellungs- und
Montagekosten.
Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Kardanwellenanordnung zu schaffen, die nicht ein
derartig hohes Rotationsgleichgewicht erfordert, wie dies
bei der Anordnung nach dem Stand der Technik der Fall ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Kardanwellenanordnung der eingangs genannten Art anzugeben,
bei der die Herstellungs- und Montagekosten verringert sind.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung,
eine verbesserte Kardanwellenanordnung der eingangs
genannten Art anzugeben, die einen ruhigen Lauf besitzt und
eine hervorragende Standfestigkeit besitzt.
Erfindungsgemäß ist eine neue Kardanwellenanordnung in einem
Kraftfahrzeug-Antriebszug vorgesehen. Die
Kardanwellenanordnung weist auf eine Kardanwelle,
Gelenkeinrichtungen zur Gelenkverbindung der
entgegengesetzten axialen Enden der Kardanwelle zu den
entsprechenden Teilen des Antriebszuges derart, daß die
Kardanwelle in einer parallelen Richtung bewegbar ist und
mit elastischen Einrichtungen zur elastischen Lagerung der
Kardanwelle an einer Fahrzeugkarosserie.
Diese Anordnung ist wirksam, um die vorerwähnten Nachteile
und Mängel der Anordnung nach dem Stand der Technik zu
überwinden.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind
in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von
Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Kraftfahrzeug-
Antriebszuges mit einer Kardanwellenanordnung
nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles "A" des
Antriebszuges nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm der Schwingungskennlinie einer
Kardanwellenanordnung nach Fig. 1 im Vergleich mit
einer Anordnung nach dem Stand der Technik,
Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung eines Fahrzeug-
Antriebszuges mit einer Kardanwellenanordnung
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich derjenigen in Fig. 1, die
jedoch einen Antriebszug zeigt, in dem eine
Kardanwellenanordnung nach noch einem weiteren
Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist,
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes A′
des Antriebszuges nach Fig. 5,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII
nach Fig. 6,
Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes "B"
von Fig. 7,
Fig. 9 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IX-IX
nach Fig. 8,
Fig. 10 eine Schnittdarstellung entlang der Linie X-X nach
Fig. 9,
Fig. 11 ein Diagramm ähnlich demjenigen in Fig. 3, das
jedoch eine Schwingungskennlinie der Kardanwellen
anordnung nach Fig. 5 zeigt,
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm zur Steuerung einer Steifigkeits-
Änderungsvorrichtung der Kardanwellenanordnung
nach Fig. 5,
Fig. 13 ein Unterprogramm des Ablaufprogrammes nach Fig. 12,
Fig. 14 ein Diagramm einer Kennlinie der dynamischen
Federkonstanten eines elastischen Teiles, das in
der Kardanwellenanordnung nach Fig. 5 angewandt
wird,
Fig. 15 eine Ansicht ähnlich derjenigen Fig. 5, die jedoch
ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt,
Fig. 16 ein Diagramm einer Schwingungskennlinie der Aus
führungsform nach Fig. 15,
Fig. 17 eine Teil-Schnittdarstellung eines weiteren Ausfüh
rungsbeispieles der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 18 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer
Kardanwellenanordnung nach dem Stand der Technik.
Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 3 ist eine
Kardanwellenanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung allgemein durch das Bezugszeichen 10
bezeichnet und enthält eine Kardanwelle 12, ein vorderes
Gelenk 14 und ein hinteres Gelenk 16.
Die Kardanwelle 12 ist als ein gezogenes Stahlrohr
ausgebildet, als ein nahtverschweißtes Stahlrohr ausgebildet
etc. und am vorderen Ende (dem linksseitigen Ende in der
Zeichnung) mit Keilnuten oder Federnuten 18 und am hinteren
Ende mit einem Flansch 19 versehen.
Wie in vergrößertem Maßstab in Fig. 2 dargestellt ist,
enthält das vordere Gelenk 14 einen ersten Außenring 20 zur
Verbindung mit der Kardanwelle 12, einen zweiten Außenring
22 zur Verbindung mit einem Getriebe 44, das einen Teil der
Antriebsenergiequelle bildet, einen Innenring 24, angeordnet
zwischen dem ersten und zweiten Außenring 20 und 22 und
einer Mehrzahl von Kugeln 32 zum antreibenden Verbinden der
entgegengesetzten axialen Endabschnitte des Innenringes 24
mit jeweils dem ersten und zweiten Außenring 20 und 22. In
vergleichbarer Weise enthält das hintere Gelenk 16 einen
ersten Außenring 20 a zur Verbindung mit der Kardanwelle 12,
einen zweiten Außenring 22 a zur Verbindung mit einer
End-Antriebseinheit 50, einen Innenring 24 a, angeordnet
zwischen dem ersten und zweiten Außenring 20 a und 22 a und
einer Mehrzahl von Kugeln 32 zum antreibenden Verbinden der
gegenüberliegenden axialen Endabschnitte des Innenringes 24 a
mit jeweils dem ersten und zweiten Außenring 20 a bzw. 22 a.
Im einzelnen haben die ersten Außenringe, 20, 20 a und die
zweiten Außenringe 22, 22 a ausgenommene bzw. ausgesparte
Endabschnitte 26 mit zylindrischem Innenumfang und nehmen
darin beweglich die teil-kugelförmigen bzw.
teil-sphärischen, gegenüberliegenden axialen Endabschnitte
der Innenringe 24 und 24 a jeweils auf.
Jeweils an den Außenumfängen der teil-kugelförmigen
Endabschnitte der Innenringe 24, 24 a und der zylindrischen
Innenumfangsflächen der ausgesparten Endabschnitte 26 der
Außenringe 20, 20 a bzw. 22 und 22 a sind eine Mehrzahl von
Axialnuten 28 und 30 ausgenommen, in denen die Kugeln 32 für
eine Rollbewegung aufgenommen sind, und wodurch sie jeweils
relativ zueinander beweglich die entgegengesetzten axialen
Endabschnitte der Innenringe 24, 24 a mit den ersten
Außenringen 20, 20 a bzw. den zweiten Außenringen 22, 22 a
verbinden.
Kugelkäfige 34 sind vorgesehen, um zu verhindern, daß die
Kugeln 32 aus den Axialnuten 28 und 30 herausgleiten.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, werden unabhängige Ringteile 36
verwendet, um die Nuten 30 an den ausgesparten bzw.
ausgenommenen Endabschnitten 26 der ersten und zweiten
Außenringe 20, 20 a, 22 und 22 a auszubilden, wobei diese
unabhängigen Ringteile 36 mit den Nuten 30 versehen sind und
anschließend durch einen Preßsitz od.dgl. in den ersten und
zweiten Außenringen 20, 20 a, 22 und 22 a installiert werden.
Dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall, sondern die
Nuten 30 können auch direkt an den ersten und zweiten
Außenringen 20, 20 a, 22 und 22 a ausgebildet sein.
Der erste Außenring 20 des vorderen Gelenkes 14 ist an einem
Endabschnitt gegenüberliegend zu dem ausgesparten
Endabschnitt 26 mit Gleitfeder- oder Keilnutprofilen 38
versehen, die in Eingriff sind mit Gleitfeder- oder
Keilnuten 18, ausgebildet in dem vorderen Endabschnitt der
Kardanwelle 12. Der erste Außenlaufring 20 des vorderen
Gelenkes 14 ist so antreibend mit der Kardanwelle 12
verbunden. Andererseits ist der erste äußere Laufring 20 a
des hinteren Gelenkes 16 an einem Endabschnitt, der dem
ausgesparten Endabschnitt 26 gegenüberliegt, mit einem
Flansch 40 versehen und durch diesen mit dem Flansch 19 der
Kardanwelle 12 über Schrauben 42 verbunden. Der erste äußere
Laufring 20 a des hinteren Gelenkes 16 ist so antreibend mit
der Kardanwelle 12 verbunden.
Der zweite äußere Laufring 22 des vorderen Gelenkes 14 ist
an einem Endabschnitt gegenüberliegend zu dem ausgesparten
Endabschnitt mit Gleitfeder- bzw. Keilnuten 48 versehen, die
in Eingriff sind mit Gleitfeder- oder Keilnuten 49,
ausgebildet in einem hinteren Endabschnitt einer Hauptwelle
46 des Getriebes 44. Der zweite äußere Laufring 22 des
vorderen Gelenkes 14 ist so antreibend mit dem Getriebe 44
verbunden, das einen Teil des Antriebsmotors bildet.
Andererseits ist der zweite äußere Laufring 22 a des hinteren
Gelenkes 16 an einem Ende entgegengesetzt zu dem
ausgesparten Endabschnitt 26 mit einem Flansch 54 versehen
und durch diesen mit einer Antriebsritzelwelle 52 der End
Antriebseinheit 50 verbunden. Der zweite äußere Laufring 22 a
des hinteren Gelenkes 16 ist so antreibend mit der End-
Antriebseinheit 50 verbunden.
Das vordere Gelenk 14 ist innerhalb eines rohrförmigen
Vordergelenkgehäuses 58 aufgenommen, verbunden mit einem
verlängerten Gehäuse 56 des Getriebes 44. Der erste äußere
Laufring 20 des vorderen Gelenkes 14 ist drehbar und
elastisch an dem Innenumfang des Vordergelenkgehäuses 58
durch ein Kugellager 60 und ein erstes ringförmiges
nachgiebiges oder elastisches Teil 42 gelagert, d.h. der
erste äußere Laufring 20 ist drehbar durch das Kugellager 60
gelagert, das seinerseits elastisch an dem
Vordergelenkgehäuse 58 durch das elastische Teil 62 gelagert
bzw. abgestützt ist.
Das hintere Gelenk 16 ist innerhalb eines rohrförmigen
Gehäuses 67 für das hintere Gelenk (Rückgelenkgehäuse 67)
aufgenommen, welches mit einem Differentialträger 66 der
End-Antriebseinheit 50 verbunden ist. Der erste Außenring
20 a des hinteren Gelenkes 16 ist drehbar und elastisch am
Innenumfang des Rückgelenkgehäuses 67 durch ein Kugellager
68 und ein zweites, ringförmiges nachgiebiges oder
elastisches Teil 70 gelagert, d.h. der erste Außenring 20 a
ist drehbar an dem Kugellager 68 gelagert, das seinerseits
elastisch an dem Rückgelenkgehäuse 67 bzw. Gehäuse des
hinteren Gelenkes durch das zweite elastische Teil 70
gelagert ist.
Die Kardanwelle 12 ist so an ihrem vorderen Ende an der
Seite des Getriebes 44 durch das Lager 60 und das erste
elastische Teil 62 und an der Seite der End-Antriebseinheit
50 durch das Lager 68 und das zweite elastische Teil 70
gelagert.
Da das Getriebe 44 und die End-Antriebseinheit 50
fahrzeugkarosserieseitig durch Halterungen (nicht gezeigt)
befestigt sind, wird hier davon ausgegangen, daß das
Getriebe 44 und die End-Antriebseinheit 50 in bezug auf das
erste und zweite elastische Teil 62 und 70 zur Seite der
Fahrzeugkarosserie gehören.
Die Kardanwelle 12 kann selbstverständlich direkt an einem
die Fahrzeugkarosserie bildenden Teil oder mehrerer solcher
Teile durch das erste und zweite Elastikteil 62 und 70
gelagert sein.
Der zweite äußere Laufring 22 des vorderen Gelenkes 14 ist
drehbar am Innenumfang der Gehäuseverlängerung 56 durch ein
Kugellager 64 gelagert, während der zweite äußere Laufring
22 a des hinteren Gelenkteiles 16 mit dem Flansch 54 an der
Antriebsritzelwelle 52 befestigt ist, um an dieser gelagert
zu werden.
Durch den vorerwähnten Aufbau ist es deutlich, daß die
Kardanwelle 12 sowohl in axialer Richtung als auch in
paralleler Bewegungsrichtung, d.h. in einer Richtung
rechtwinklig zu ihrer Achse, relativ zu der
Fahrzeugkarosserie bewegbar ist, da die inneren Laufringe 24
und 24 a relativ zu den ersten und zweiten äußeren Laufringen
20, 20 a, 22 und 22 a neigbar sind, d.h. die Achsen der
inneren Laufringe 24 und 24 a sind in Lagen in
Übereinstimmung mit den Achsen der ersten und zweiten
äußeren Laufringe 20, 20 a, 22 und 22 a bewegbar und aus
dieser zusammenfallenden Achsorientierung heraus bewegbar.
Es wird außerdem deutlich, daß die Bewegung der Kardanwelle
12 in die parallele Bewegungsrichtung durch Verformung des
ersten und zweiten elastischen Teiles 62 und 70 erreicht
wird.
Es ist außerdem deutlich, daß die Steifigkeit der
elastischen Teile 62 und 70 so festgelegt werden kann, daß
sie sehr klein ist, da die elastischen Teile 62 und 70 bei
der Übertragung der Antriebsleistung durch die
Kardanwellenanordnung 10 nicht dem Drehmoment ausgesetzt
sind und lediglich steif genug sein müssen, um die
Kardanwelle 12 zu lagern, so daß es möglich ist, die Kraft,
die eine Bewegung der Kardanwelle 12 in die parallele
Bewegungsrichtung behindert, zu vermindern.
Es ist außerdem deutlich, daß nur ein kleiner Widerstand
durch das Rollen der Kugeln 32 verursacht wird, um eine
Bewegung der inneren Laufringe 24 und 24 a relativ zu den
ersten und zweiten äußeren Laufringen 20, 20 a, 22 und 22 a zu
ermöglichen, so daß es möglich ist, die eine Bewegung der
Kardanwelle 12 in die parallele Bewegungsrichtung behindert,
weiter zu vermindern.
Es ist außerdem deutlich, daß dann, wenn die Kardanwelle 12
ein bestimmtes Rotationsungleichgewicht bzw. eine bestimmte
Umwucht aufweist, und angetrieben wird, um mit einer
Drehzahl innerhalb eines bestimmten Drehzahlbereiches sich
zu drehen, sie automatisch unter Verformung der elastischen
Teile 62 und 70 in die parallele Bewegungsrichtung bewegt
wird und in eine Position bewegt wird, in der das
Trägheitsmoment maximal wird und das Rotationsgleichgewicht
bzw. die Drehauswuchtung der Kardanwelle 12 erreicht wird,
d.h. die Kardanwelle 12 ist in der Lage, sich selbst
rotationsmäßig auszuwuchten, wenn sie angetrieben wird, um
sich mit einer Drehzahl innerhalb eines bestimmten
Drehzahlbereiches rotierend zu drehen, d.h. innerhalb eines
sogenannten Massebereiches.
In dem Diagramm nach Fig. 3 ist die
Schwingungscharakteristik der Kardanwellenanordnung 10 nach
der vorliegenden Erfindung durch die Vollinie "A"
repräsentiert, während die Schwingungscharakteristik der
vergleichbaren Kardanwellenanordnung nach dem Stand der
Technik durch die in unterbrochener Linie dargestellte Kurve
"B" verdeutlicht wird. Aus dem Diagramm von Fig. 3 wird
deutlich, daß die schraffierten Bereiche den
Selbst-Auswuchteffekt repräsentieren, der durch die
vorbeschriebene Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird.
Im Falle einer Kardanwellenanordnung nach dem Stand der
Technik ist eine Kardanwelle antreibend mit einem Getriebe
und einer End-Antriebseinheit und Universalgelenke
verbunden, die tatsächlich keine Bewegung der Kardanwelle in
die parallele Bewegungsrichtung erlauben können.
Infolgedessen hat die Kardanwellenanordnung nach dem Stand
der Technik eine Schwingungscharakteristik ähnlich
derjenigen einer elastischen Welle, die an ihren
entgegengesetzten Enden starr gelagert ist. Die
Kardanwellenanordnung nach dem Stand der Technik bewirkt
daher eine maximale Schwingung erster Art bzw.
Grundschwingung B′ bei einer kritischen Drehzahl N 1′
(Eigenfrequenz bzw. Resonanzgrundfrequenz F 1′). Die
Kardanwellenanordnung nach dem Stand der Technik ist
selbstverständlich so gestaltet bzw. vorgesehen, um nicht
bei der kritischen Drehzahl N 1′ verwendet zu werden.
Im Falle des Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden
Erfindung wird eine Starrkörper-Mitschwingung bzw.
Starrkörperresonanz Q der Kardanwelle 12 (Schwingung von
großer Amplitude, im wesentlichen ohne jede Verformung der
Kardanwelle 12) als Parallelbewegung, Nickbewegung etc. in
einem Niedrig-Drehzahlbereich N 0 (Niedrigfrequenzbereich F 0)
verursacht und anschließend wird eine maximale
Grundschwingung P erster Art (Grundresonanzschwingung) bei
einer kritischen Drehzahl N 1 (Eigenfrequenz bzw.
Grundresonanzfrequenz F 1) verursacht. Zwischen dem
Niedrigdrehzahlbereich N 0 (Niedrigfrequenzbereich F 0) und
dem kritischen Drehzahlbereich N 1 (Eigenfrequenz F 1)
existiert ein sogenannter Massenbereich oder statischer
Bereich, in dem eine Starrkörperschwingung (d.h. eine
Schwingung im wesentlichen ohne jede Verformung der
Kardanwelle 12) von ganz kleiner Amplitude nach der
vorliegenden Erfindung erreicht wird. In dem Massenbereich
oder statischen Bereich wird eine Selbstauswuchtwirkung der
Kardanwelle 12 erhalten, d.h., da die Kardanwelle 12
elastisch und weich an ihren entgegengesetzten Enden
gehalten ist, bewegt sich die Mittelachse der
unausgewuchteten bzw. nicht rotierend gewichtsausgeglichenen
Kardanwelle 12 automatisch in eine Position, in der das
Trägheitsmoment maximal wird und eine stabile Rotation
erreicht wird. Da der Massenbereich bzw. statische Bereich,
in der die Selbstgleichgewichtswirkung bzw.
Selbstausgleichswirkung der Kardanwelle 12 erhalten wird,
sich mit dem größten Teil des tatsächlich verwendeten
Drehzahlbereiches überlappt, wird eine beträchtliche
Schwingungsverminderung erreicht.
Bei Auftreten der Schwingung "P" erster Art wird die
Kardanwelle 12 an ihren entgegengesetzten Enden nahezu in
einem Zustand gelagert, in dem keine wesentlichen
Bewegungsbeschränkungen durch die Lagerung erfolgen. Infolge
dessen tritt die Grundschwingung bzw. Resonanzschwingung "P"
erster Art bei einer höheren Drehzahl auf im Vergleich mit
der vergleichbaren Anordnung nach dem Stand der Technik,
d.h. die kritische Drehzahl N 1 der Kardanwellenanordnung
nach der vorliegenden Erfindung kann höher als bei der
vergleichbaren Anordnung nach dem Stand der Technik
festgelegt werden, so daß es möglich ist, die maximale
Drehzahlgrenze des tatsächlich verwendeten Drehzahlbereiches
auf einen höheren Wert festzulegen und daher ist es möglich,
den tatsächlich verwendeten Drehzahlbereich zu verbreitern.
In dem Q-Bereich der Starrkörperschwingung wird eine
Schwingung von großer Amplitude verursacht. Dadurch, daß der
Frequenzbereich, bei dem die Starrkörperresonanz auftritt,
auf eine Frequenz so niedrig wie möglich festgelegt wird,
wird es möglich, die Starrkörperschwingung Q außerhalb des
tatsächlich benutzten Drehzahlbereiches zu haben und aus
diesem Bereich auszuschließen. Außerdem kann dadurch, daß
veranlaßt wird, daß die Starrkörperschwingung bzw. -resonanz
Q im Bereich niedriger Drehzahl auftritt, das
Schwingungsniveau derselben niedrig gehalten werden.
Es ist außerdem deutlich, daß die Kardanwellenanordnung 10
nach der vorliegenden Erfindung keine solche
Rotationsausgleich bzw. eine so gute Rotationsauswuchtung
benötigt, wie dies bei der Anordnung nach dem Stand der
Technik der Fall ist und daher kann die
Fertigungsgenauigkeit vermindert werden, ohne jede
nachteilige Wirkung auf die Anordnung und daher ist es
möglich, die Herstellungs- und Montagekosten beträchtlich zu
vermindern.
Es ist außerdem deutlich, daß die Kardanwellenanordnung 10
nach der vorliegenden Erfindung einen Isoliereffekt schaffen
kann, um zu verhindern, daß Schwingungen des hinteren
Aufhängungssystemes auf die Fahrzeugkarosserie übertragen
werden, da die Kardanwelle 12 durch das erste und zweite
elastische Teil 62 und 70 von verhältnismäßig kleiner
Steifigkeit gelagert ist, d.h. durch Teile gelagert ist, die
eine verhältnismäßig kleine Federkonstante aufweisen.
Es ist außerdem verständlich, daß die ersten und zweiten
äußeren Laufringe 20, 20 a, 22 und 22 a leicht relativ zu den
inneren Laufringen 24 und 24 a durch die Wirkung der Kugeln
32 beweglich sind, die zwischen ihnen angeordnet sind,
selbst dann, wenn ein Drehmoment durch die
Kardanwellenanordnung 10 übertragen wird, so daß die
Kardanwellenanordnung 10 ihre Länge selbst während der
Übertragung eines Drehmomentes durch diese in Abhängigkeit
von Einfederungs- und Ausfederungsbewegungen der zugehörigen
Aufhängungen ändern kann und es daher möglich ist, den sonst
verursachten Reibungswiderstand zu beseitigen. Bei
Ausführungsformen von Gelenken des Standes der Technik, die
Gleitfeder- oder Keilnutprofile verwenden, wird ein
derartiger Reibungswiderstand verursacht, der zu einer
Verminderung der Standfestigkeit führt.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
in dem Teile und Abschnitte, die denjenigen des vorherigen
Ausführungsbeispieles entsprechen, durch die gleichen
Bezugszeichen bezeichnet sind. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel
darin, daß anstelle des vorderen Gelenkgehäuses 28 der
zweite Außenring 22 mit einer ringförmigen Erweiterung bzw.
Verlängerung 80 versehen ist, der mit seinem Innenumfang
bzw. an seinem Innenumfang den ausgesparten Endabschnitt des
ersten Außenringes 20 umgibt und mit Hilfe eines
ringförmigen nachgiebigen oder elastischen Teiles 82 lagert.
Durch dieses Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der
Bestandteile vermindert werden und daher kann die
Kardanwellenanordnung 10 in ihrem Gewicht geringer, in ihrer
Größe kompakt und in ihren Kosten wirtschaftlich gemacht
werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist nicht auf ein
vorderes Gelenk 14 beschränkt, sondern kann in
vergleichbarer Weise am hinteren Gelenk 16 angewandt werden.
Mit Ausnahme des vorerläuterten Unterschiedes ist dieses
Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleich dem vorherigen
Ausführungsbeispiel und kann dieselben Wirkungen erzeugen.
Obwohl bisher die vorliegende Erfindung anhand einer
Zweigelenk-Kardanwellenanordnung erläutert wurde, beschränkt
dies die Erfindung nicht, sondern die Erfindung kann auch
bei verschiedenartigsten anderen Kardanwellenanordnungen von
unterschiedlichen Arten, wie z.B. einer Dreigelenk
Kardanwellenanordnung, angewandt werden.
Obwohl bisher die beiden elastischen Teile 62 und 70
erläutert und in ihrer Verwendung zur elastischen Lagerung
der Kardanwelle 10 an der Seite der Fahrzeugkarosserie
gezeigt wurden, ist dieses nicht in einem begrenzenden oder
beschränkenden Sinne zu verstehen, sondern ein einziges
elastisches Teil oder mehr als zwei elastische Teile können
ebenfalls verwendet werden, um die gleiche Wirkung zu
erzeugen.
Die Fig. 5 bis 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei dem das erste und zweite
elastische Teil 62 und 70 jeweils mit einer Steifigkeits-
Änderungsvorrichtung 80 versehen sind, die in der Lage ist,
die Steifigkeit des ersten und zweiten elastischen Teiles 62
und 70 jeweils zu ändern.
Bezug nehmend auf die Fig. 6 und 7 wird nachfolgend die
Steifigkeits-Änderungsvorrichtung 80 beschrieben, die an
dem ersten elastischen Teil 62 vorgesehen ist.
Zur Ausbildung der Steifigkeits-Änderungsvorrichtung 80 ist
das erste elastische Teil 62 in Umfangsrichtung in drei
Abschnitte geteilt und an einem Isolier-Innenrohr 82
angeordnet, welches seinerseits auf den Außenumfang des
Lagers 62 aufgesetzt ist.
Das erste elastische Teil 62 ist in den jeweiligen
Abschnitten mit ersten Fluidkammern 84 versehen. Die äußeren
Umfangsabschnitte der ersten Fluidkammern 84 werden
teilweise durch Trennplatten 86 jeweils begrenzt. Membranen
(Diaphragmen) 88 sind an den Außenumfängen der Trennplatten
86 befestigt, um dazwischen zweite Fluidkammern 90 zu
bilden. Die ersten und zweiten Fluidkammern 84 und 90 sind
so durch die Trennplatten 86 geteilt und an den jeweils
gegenüberliegenden Umfangsseiten derselben ausgebildet. Die
Membranen bzw. Diaphragmen 88 sind an den Umfangskanten und
gemeinsam mit den Trennplatten 86 durch Verstemmen an
jeweiligen Rahmenteilen 94 befestigt. Die Rahmenteile 94
sind am Innenumfang eines Isolier-Außenrohres 96 befestigt,
welches in einem Preßsitz in das Vordergelenkgehäuse 58
eingesetzt ist. Die Trennplatten 86 sind aus einem
Isoliermaterial gebildet und von ihrem jeweiligen
Mittelabschnitt mit Durchbrüchen bzw. Drosselstellen 92
versehen, um jeweils eine Verbindung zwischen der ersten und
zweiten Fluidkammer 84 und 90 herzustellen. Die erste und
zweite Fluidkammer 84 und 90 sind jeweils mit einem
elektrisch reologischen Fluid gefüllt, d.h. einem Fluid, das
in seiner Viskosität in Abhängigkeit von der an das Fluid
angelegten Spannung veränderlich ist.
Fig. 8 zeigt die Drosselstelle 92 und die benachbarten
Abschnitte derselben in einem vergrößerten Maßstab. An den
diametral gegenüberliegenden Seiten jedes Durchbruches bzw.
jeder Drosselstelle 92 sind eine erste Elektrode 98, die als
Anode dient, und eine zweite Elektrode 100, die als Kathode
dient, jeweils angeordnet, wobei die erste Elektrode 98 an
der rechtsseitigen Innenumfangsseite der Drosselstelle 92
angeordnet ist und die zweite Elektrode 100 an der linken
inneren Umfangsseite der Drosselstelle 92 angeordnet ist.
Die erste Elektrode 98 ist an Ort und Stelle an der
Trennplatte 86 befestigt, wie dies in Fig. 9 dargestellt
ist, d.h. die Trennplatte 86 ist mit einem Ausschnitt
versehen, in dem die erste Elektrode 98, bedeckt durch das
elastische Teil 62, angeordnet ist. Die zweite Elektrode 100
ist an Ort und Stelle an der Trennplatte 8 angeordnet, wie
dies in Fig. 10 dargestellt ist, d.h. die Trennplatte 86 ist
mit einem Ausschnitt versehen, in dem die zweite Elektrode
100 angeordnet und mit der Trennplatte 86 durch
Isolierschichten 102 und 102 a verbunden ist.
Die erste Elektrode 98 ist mit einer Elektrodenspannungs-
Steuereinrichtung 104 verbunden, wie dies in Fig. 7
dargestellt ist, während die zweite Elektrode 100 mit der
Fahrzeugkarosserie verbunden ist, um geerdet zu sein, so daß
die Spannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode 98
und 100 durch die Elektrodenspannungs-Steuereinrichtung 104
angelegt werden kann.
Die Elektrodenspannungs-Steuereinrichtung 104 nimmt von
einem Drehzahlsensor 106 ein Signal auf, das eine erfaßte
Drehzahl der Kardanwellenanordnung 10 repräsentiert. Das
Anlegen und das Abschalten der Spannung zwischen der ersten
und zweiten Elektrode 98 und 100 wird in Abhängigkeit von
der Drehzahl der Kardanwellenanordnung 10′ bestimmt.
Wenn die Elektrodenspannungs-Steuereinrichtung 104 eine
Spannung zwischen die erste und zweite Elektrode 98 und 100
anlegt, wird ein elektrisches Feld zwischen der ersten und
zweiten Elektrode 98 und 100 erzeugt, so daß das
elektrisch-reologische Fluid innerhalb der Drosselstelle 92
veranlaßt wird, eine höhere Dichte anzunehmen. In diesem
Fall, wenn die angelegte Spannung sehr hoch ist, wird das
elektrisch-reologische Fluid innerhalb der Öffnung bzw.
Drosselstelle 92 in einen nahezu starren oder festen Zustand
versetzt, so daß eine Fluidströmung durch die Öffnung 92
verhindert ist.
Bei Anlegen einer solchen Spannung zwischen der ersten und
zweiten Elektrode 98 und 100 wird die Steifigkeit des ersten
elastischen Teiles 62 zur Lagerung der Kardanwelle 12 somit
beträchtlich erhöht, da das inkompressible Fluid innerhalb
der ersten Fluidkammern 84 eingesperrt ist.
Wenn die Spannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode
98 und 100 abgeschaltet wird, kann das Fluid frei durch die
Drosselstelle 92 strömen, so daß die Steifigkeit des
elastischen Teiles 62 sehr klein gemacht wird und daher das
erste elastische Teil 62 leicht deformierbar ist. In der
Zwischenzeit wird die Drosselstelle bzw. Öffnung 92 in ihrer
Durchflußkapazität so bemessen, daß die Resonanzfrequenz des
Fluides, erzeugt in den Drosselstellen 92 höher ist als die
Frequenz der Kardanwellenanordnung 10′, erzeugt in dem
tatsächlich verwendeten Drehzahlbereich, um hierdurch zu
verhindern, daß die Steifigkeit des elastischen Teiles 62
durch die Resonanz bzw. durch die Resonanzschwingung des
Fluides, das sich in den Öffnungen 92 befindet, beeinflußt
wird.
Die Steifigkeits-Veränderungsvorrichtung 80 wird somit
gebildet durch die ersten Fluidkammern 84, die zweiten
Fluidkammern 90, die Drosselstellen bzw. Öffnungen 92, die
ersten Elektroden 98, die zweiten Elektroden 100, etc. In
vergleichbarer Weise zu der vorgenannten Erläuterung ist
eine weitere Steifigkeits-Veränderungsvorrichtung 80 an dem
elastischen Teil 70 des hinteren Gelenkes 16 vorgesehen.
Mit dem vorerwähnten Aufbau kann die Kardanwellenanordnung
10′ nach diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen die
gleiche Wirkung haben bzw. erzeugen wie diejenige nach dem
vorherigen Ausführungsbeispiel, wie dies durch die
strichpunktierte Linie der Kurve C in Fig. 11 verdeutlicht
ist, wenn keine Spannung zwischen die ersten und zweiten
Elektroden 98 und 100 der
Steifigkeits-Veränderungsvorrichtung 80 gelegt wird, so daß
das Fluid innerhalb der ersten und zweiten Fluidkammern 84
und 90 frei durch die Öffnungen 92 bewegbar ist.
Am Beginn der Rotation der Kardanwelle 12 wird infolge der
Starrkörperresonanz, die im Bereich niedriger Drehzahlen
auftritt, eine Schwingung von großer Amplitude erzeugt. In
diesem Ausführungsbeispiel wird die Steifigkeits-
Veränderungsvorrichtung 80 im Niedrigdrehzahlbereich
betätigt, in dem die Schwingungscharakteristik
beeinträchtigt ist. Bei Betätigung der Steifigkeits-
Veränderungsvorrichtung 80 wird eine Spannung zwischen die
ersten und zweiten Elektroden 98 und 100 angelegt, so daß
das Fluid innerhalb der ersten Fluidkammern 84
eingeschlossen wird und die Steifigkeit der ersten und
zweiten elastischen Teile 62 und 70 stark erhöht wird.
Wenn dies der Fall ist, wird die Kardanwelle 12 in einen
Zustand versetzt, in dem sie starr an ihren
entgegengesetzten Enden gelagert ist, vergleichbar dem
Zustand, wie er bei einer herkömmlichen
Kardanwellenanordnung der Fall ist, so daß es möglich ist,
die Starrkörperresonanz Q zu beseitigen, d.h. es möglich
ist, eine Schwingungscharakteristik zu erhalten, wie sie in
diesem Bereich durch die unterbrochene Kurve "B", gezeigt in
Fig. 11, repräsentiert wird.
Entsprechend wird es durch Steuerung des Anlegens der
Spannung entsprechend dem Ablaufdiagramm, das in den Fig. 12
und 13 dargestellt ist, möglich, in dem Drehzahlbereich, der
unterhalb der Drehzahl Nc (Frequenz Fc) liegt und in dem die
vorbeschriebene Starrkörperresonanz auftritt, die
Schwingungskennlinie "B" realisiert und in einem
Drehzahlbereich, der höher ist als die Drehzahl Nc wird die
weitere Schwingungscharakteristik entsprechend der Kurve "A"
realisiert.
Infolgedessen kann in dem Drehzahlbereich, der unter der
vorerläuterten Drehzahl Nc liegt, das Schwingungsniveau am
Beginn der Rotation der Kardanwelle 12 vermindert werden
während in dem Drehzahlbereich, der über der Drehzahl Nc
liegt, die Drehzahl der Kurbelwelle 12 in dem tatsächlich
verwendeten Drehzahlbereich stabil unter Ausnutzung der
Selbst-Ausgleichswirkung der Kurbelwelle 12 gemacht werden.
Entsprechend kann in beiden Fällen bzw. in jedem Fall das
Schwingungsniveau in dem tatsächlich verwendeten
Drehzahlbereich beträchtlich vermindert werden.
Fig. 12 zeigt ein Hauptprogramm eines Ablaufplanes, der aus
der Steuerung der Arbeitsweise der
Steifigkeits-Veränderungsvorrichtung 80 verwendet wird. In
einem Schritt I wird festgestellt, ob die Drehzahl N der
Kardanwelle 12 sich innerhalb des Bereiches befindet, in der
die Starrkörperresonanz Q auftritt.
Der Übergang zwischen dem Starrkörper-Resonanzbereich Q und
dem stabilen Bereich oder Selbst-Ausgleichsbereich tritt bei
der Drehzahl Nc auf. Somit werden im Schritt I die
Drehzahlen N 1 und N 2 (N 1 < N 2) so festgelegt, daß die
Drehzahl Nc eng dazwischenliegt und es wird festgestellt, ob
N < N 1, N < N 2 oder N 1 < N < N 2 ist.
Durch Vorsehen eines Toleranzbereiches bei der Feststellung
der Starrkörperresonanzschwingung Q wird es möglich, eine
Hysterese in der Steuerung zu erhalten und hierdurch starke
Vibrationsschwingungen, die sonst auftreten, zu verhindern.
Wenn im Schritt I festgestellt wird, daß N < N 1 ist, geht
die Steuerung zum Schritt II über, um eine Spannung zwischen
der ersten und zweiten Elektrode 98 und 100 anzulegen.
Andererseits geht, wenn im Schritt I festgestellt wird, daß
N < N 2 ist, die Steuerung zum Schritt III über, um die
Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektroden 98 und
100 abzuschalten.
In der Zwischenzeit, wenn im Schritt I festgestellt wird,
daß N 1 < N < N 2 ist, wird die Steuerung zurückgestellt,
während der vorliegende Zustand beibehalten wird, d.h. es
wird entweder der Spannungs-Anlegungszustand oder der
Spannungs-Abschaltzustand beibehalten.
Andererseits zeigt Fig. 13 ein Unterprogramm für eine
Unterbrechungssteuerung. Zuerst wird im Schritt X
festgestellt, ob ein Zündschalter für den Antriebsmotor auf
EIN gestellt ist. Wenn festgestellt wird, daß der
Zündschalter eingeschaltet ist, wird die Steuerung
zurückgestellt, während der vorliegende Zustand beibehalten
wird. Wenn festgestellt wird, daß der Zündschalter
ausgeschaltet ist, geht die Steuerung zum Schritt XI über,
um das Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und
zweiten Elektrode 98 und 100 zu beenden und anschließend die
Energie zuvor abzuschalten.
Entsprechend wird den ersten und zweiten elastischen Teilen
62 und 70 durch Anlegen und Abschalten einer Spannung über
die ersten und zweiten Elektroden 98 und 100 des ersten und
zweiten elastischen Teiles 62 und 70 in Abhängigkeit von der
Feststellung, ob die Drehzahl der Kardanwelle 12 größer als
Nc ist, eine solche dynamische Federkonstantencharakteristik
verliehen, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Außerdem kann
durch Ausbilden der ersten und zweiten elastischen Teile 62
und 70 aus Gummi von kleiner struktureller
Dämpfungseigenschaft die dynamische Federkonstante im
tatsächlich verwendeten Bereich flach gemacht werden, wenn
die Frequenz Fc überschritten wird.
Obwohl die ersten und zweiten Elektroden 98 und 100 als an
den Innenseiten jeder Öffnung 92 einander gegenüberliegend
beschrieben und dargestellt wurden, um die Viskosität des
elektrisch-reologischen Fluids innerhalb der Drosselstelle
zu ändern, ist dies nicht in einem beschränkten Sinne zu
verstehen, sondern die Elektroden 98 und 100 können auch
gegenüberliegend innerhalb der ersten Fluidkammern 84
angeordnet werden, um die Viskosität des elektrisch-
reologischen Fluides innerhalb der ersten Fluidkammer 84
jeweils zu ändern.
Außerdem ist die Erfindung auch nicht darauf beschränkt, daß
Öffnen und Schließen der Öffnungen 92 durch Verwenden der
Viskositätsänderung des elektrisch-reologischen Fluides zu
erreichen, sondern diese Funktion kann auch durch Verwendung
von Ventilen zum Öffnen und Schließen der Drosselstelle 92
ausgeführt werden, um die gleiche Wirkung zu erreichen.
Fig. 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung, in dem die Teile und Abschnitte, die denjenigen
des vorherigen Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 5 bis 14
entsprechend, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind. Obwohl die Beschreibung dieses Ausführungsbeispieles
nur für das elastische Teil 62 erfolgt, um die Beschreibung
abzukürzen, kann diese Ausführungsform auch bei dem zweiten
elastischen Teil 70 angewandt sein.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste elastische Teil
62, das eine Ringform besitzt und rund um das Lager 60
angeordnet ist, mit einem gabelförmigen äußeren
Umfangsabschnitt 120 von U-förmigem Querschnitt versehen.
Das äußere Umfangsende des gabelförmigen
Umfangsendabschnittes 120 ist an dem Isolier-Außenrohr 96
befestigt.
Das Isolier-Außenrohr 96 ist an seinem Innenumfang mit einem
Anschlag 122 versehen, der in den gabelförmigen Abschnitt
120 vordringt, derart, daß ein kleiner Spalt δ zwischen dem
Innenumfang des Anschlages 122 und dem Boden des
gabelförmigen äußeren Umfangsabschnittes 120 verbleibt.
Bei diesem Aufbau ist der gabelförmige äußere
Umfangsabschnitt 120 des ersten elastischen Teiles 120 in
seiner Steifigkeit niedrig. Andererseits ist die Schwingung
der Kurbelwelle 12 in einem tatsächlich verwendeten
Drehzahlbereich so klein, d.h. die Relativbewegung des
Anschlages 120 und des gabelförmigen äußeren
Umfangsabschnittes 120 ist so klein, daß sie sich innerhalb
des Bereiches des kleinen Spaltes δ hält und daher so
klein, daß sie lediglich durch die Verformung des
gabelförmigen äußeren Umfangsabschnittes 120 aufgenommen
bzw. absorbiert wird. Entsprechend ist die Steifigkeit, die
tatsächlich durch das erste elastische Teil 62 in dem
tatsächlich verwendeten Drehzahlbereich bereitgestellt wird,
sehr klein.
Andererseits wird beim Beginn der Rotation der Kardanwelle
12 die Starrkörperresonanzschwingung veranlaßt, um eine
Schwingung mit großer Amplitude zu bewirken. Durch eine
solche Schwingung von großer Amplitude wird der gabelförmige
äußere Umfangsabschnitt 120 des ersten elastischen Teiles 62
stark verformt, so daß der Boden des gabelförmigen äußeren
Umfangsabschnittes 120 veranlaßt wird, gegen den Innenumfang
des Anschlages 120 anzuliegen und daher wird das erste
elastische Teil 62 veranlaßt, eine große Steifigkeit
aufzuweisen.
Entsprechend wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine
Steifigkeits-Änderungsvorrichtung 124 durch den
gabelförmigen äußeren Umfangsabschnitt 120 des ersten
elastischen Teiles 62, den Anschlag 122, den kleinen Spalt δ
dazwischen etc. gebildet. Dieses Ausführungsbeispiel kann
eine solche Schwingungskennlinie bewirken, wie sie durch die
strichpunktierte Kurve C′ in Fig. 16 angegeben ist und daher
kann sie im wesentlichen die gleiche Wirkung haben wie das
vorherige Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 bis 14.
Fig. 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung, in der die Teile und Abschnitte, die denjenigen
der vorherigen Ausführungsbeispiele entsprechen, durch die
gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Obwohl die
Erläuterung dieses Ausführungsbeispieles nur in bezug auf
das erste elastische Teil 62 erfolgt, ist dieses nicht
beschränkend, sondern die gleiche Ausführung kann auch bei
dem zweiten elastischen Teil 70 vorgesehen sein. In diesem
Ausführungsbeispiel ist das erste elastische Teil 62 an
seinem Außenumfang mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 130
versehen, deren äußere Enden gegen den Innenumfang des
Anschlages 122 des Isolier-Außenrohres 96 anliegen.
Es ist deutlich, daß mit diesem Ausführungsbeispiel im
wesentlichen die gleiche Wirkung erzielt wird, wie mit dem
vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 15 und 16.
Die Erfindung betrifft eine Kardanwellenanordnung mit einer
Kardanwelle, die elastisch an einer Fahrzeugkarosserie durch
elastische Teile gelagert und durch ein vorderes Gelenk mit
einem Antriebsmotor und durch ein hinteres Gelenk mit einer
End-Antriebseinheit verbunden ist. Die vorderen und hinteren
Gelenke sind so aufgebaut, daß die Kardanwelle in eine
Richtung parallel zu sich selbst bewegbar ist, um eine
Selbst-Ausgleichswirkung bezüglich des Massenausgleiches in
Abhängigkeit von der Rotation der Kurbelwelle
herbeizuführen, wobei die elastischen Teile elastisch
deformiert werden.
Claims (17)
1. Kardanwellenanordnung in einem Antriebszug eines
Fahrzeuges, gekennzeichnet durch
eine Kardanwelle (12),
eine Gelenkeinrichtung (14, 16) zur Verbindung der gegenüberliegenden axialen Enden der Kardanwelle (12) mit entsprechenden Teilen (44, 50) des Antriebszuges derart, daß die Kardanwelle (12) in eine Parallelbewegungsrichtung bewegbar ist, und
elastische Einrichtungen (62, 70) zum elastischen Lagern der Kardanwelle (12) an einer Fahrzeugkarosserie.
eine Kardanwelle (12),
eine Gelenkeinrichtung (14, 16) zur Verbindung der gegenüberliegenden axialen Enden der Kardanwelle (12) mit entsprechenden Teilen (44, 50) des Antriebszuges derart, daß die Kardanwelle (12) in eine Parallelbewegungsrichtung bewegbar ist, und
elastische Einrichtungen (62, 70) zum elastischen Lagern der Kardanwelle (12) an einer Fahrzeugkarosserie.
2. Kardanwellenanordnung in einem Antriebszug eines
Fahrzeuges mit einem Antriebsmotor und einer
End-Antriebseinheit, gekennzeichnet durch:
eine Kardanwelle (12),
eine Gelenkeinrichtung (14, 16) zum antreibenden Verbinden von entgegengesetzten axialen Enden der Kardanwelle (12) mit dem Antriebsmotor und der End-Antriebseinheit (50), derart, daß die Kardanwelle (12) in eine Parallelbewegungsrichtung relativ zu dem Antriebsmotor und der End-Antriebseinheit (50) bewegbar ist, und
elastische Einrichtungen (62, 70) zum elastischen Lagern der Kardanwelle (12) an einer Fahrzeugkarosserie.
eine Kardanwelle (12),
eine Gelenkeinrichtung (14, 16) zum antreibenden Verbinden von entgegengesetzten axialen Enden der Kardanwelle (12) mit dem Antriebsmotor und der End-Antriebseinheit (50), derart, daß die Kardanwelle (12) in eine Parallelbewegungsrichtung relativ zu dem Antriebsmotor und der End-Antriebseinheit (50) bewegbar ist, und
elastische Einrichtungen (62, 70) zum elastischen Lagern der Kardanwelle (12) an einer Fahrzeugkarosserie.
3. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkeinrichtung aufweist ein erstes Gelenk (14)
zur Verbindung mit der Antriebsmotoreinheit (44) und einem
zweiten Gelenk (16) zur Verbindung mit der
End-Antriebseinheit (50), wobei jedes der Gelenke (14, 16)
ein erstes und ein zweites Gelenkteil (20, 22, 20 a, 22 a),
ein Zwischenteil (24, 24 a), angeordnet zwischen den ersten
und zweiten Gelenkteilen (20, 22, 20 a, 22 a) sowie eine
Einrichtung (32) mit niedriger Reibung aufweist, um
antreibend hie entgegengesetzten axialen Enden des
Zwischenteiles (24, 24 a) jeweils mit den ersten und zweiten
Gelenkteilen (20, 22, 20 a, 22 a) derart zu verbinden, daß das
Zwischenteil (24, 24 a) relativ zu den ersten und zweiten
Gelenkteilen (20, 22, 20 a, 22 a) neigbar ist.
4. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Gelenkteile (20, 20 a, 22, 22 a)
ausgesparte Endabschnitte mit zylindrischem Innenumfang
aufweisen, wobei das Zwischenteil (24, 24 a)
teil-kugelförmige axiale Endabschnitte aufweisen, die in den
ausgesparten Endabschnitten (26) der erste und zweiten
Gelenkteile (20, 20 a, 22, 22 a) jeweils aufgenommen sind,
wobei die teil-kugelförmigen axialen Endabschnitte des
Zwischenteiles (24, 24 a) und die zylindrischen
Innenumfangsgeometrien der ausgesparten Endabschnitte (26)
der ersten und zweiten Gelenkteile (20, 20 a, 22, 22 a) mit
Axialnuten (30) versehen sind, und die Einrichtung (32) mit
niedriger Reibung aus einer Mehrzahl von Kugeln (32)
gebildet ist, die in den Axialnuten (30) angeordnet sind, um
in diesen zu rollen.
5. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Gelenkteil (20) des ersten Gelenkes (14) an
einem Endabschnitt gegenüberliegend zu dem ausgesparten
Endabschnitt (26) durch ein Gleitprofil (38) mit der
Kardanwelle (12) verbunden ist, das zweite Gelenkteil
(22) des ersten Gelenkes (14) durch ein Gleitprofil (49) mit
einer Hauptwelle (46) eines Getriebes (44) der
Antriebsmotoreinheit an einem Endabschnitt, der dem
ausgesparten Endabschnitt (26) gegenüberliegt, verbunden
ist, das erste Gelenkteil (20 a) des zweiten Gelenkes (16) an
einem Ende, das dem ausgesparten Endabschnitt (26)
gegenüberliegt, einen Flansch (19) aufweist und mit dem
Flansch (19) an der Kardanwelle (12) befestigt ist und das
zweite Gelenkteil (22 a) des zweiten Gelenkes (16) an einem
Ende, entgegengesetzt zu dem ausgesparten Endabschnitt (26)
einen Flansch (54) aufweist, durch den es mit einer
Antriebsritzelwelle (52) der End-Antriebseinheit (50) fest
verbunden ist.
6. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet
durch ein erstes Gehäuserohr (58), das das erste Gelenk (14)
umgibt und mit einer Gehäuseverlängerung (56) des Getriebes
(44) verbunden ist, und ein erstes Lager (60), das drehbar
das erste Gelenkteil (20) des ersten Gelenkes (14) an dem
ersten Rohrgehäuse (58) lagert, wobei eine elastische
Einrichtung (62) mit einem ersten ringförmigen elastischen
Teil (62) rund um das erste Lager (60) angeordnet ist, um
das erste Gelenkteil (20) des ersten Gelenkes (14) elastisch
an dem ersten Rohrgehäuse (58) durch das erste Lager (60) zu
lagern.
7. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet
durch ein zweites Rohrgehäuse (67) , das das zweite Gelenk
(16) umgibt und an einem Differentialträger (66) befestigt
ist, und ein zweites Lager (68), das drehbar das erste
Gelenkteil (20 a) des zweiten Gelenkes (16) an dem zweiten
Rohrgehäuse (67) lagert, wobei die elastische Einrichtung
außerdem aufweist ein zweites ringförmiges elastisches Teil
(70), angeordnet rund um das zweite Lager (67), um elastisch
das erste Gelenkteil (20 a) des zweiten Gelenkes (16) an dem
zweiten Rohrbereich (67) durch das zweite Lager (68) zu
lagern.
8. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet
außerdem durch eine Steifigkeits-Veränderungseinrichtung
(80), die betrieblich mit der elastische Einrichtung (62,
70) verbunden ist, um die Steifigkeig, die die elastische
Einrichtung (62, 70) besitzt bzw. bewirkt, in Abhängigkeit
von einer Veränderung der Drehzahl der Kardanwelle (12) zu
verändern.
9. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die elastische Einrichtung (62, 70) zumindest ein
elastisches Teil (62, 70) aufweist, die Steifigkeits-
Veränderungseinrichtung (80) eine Kammer (84) aufweist, die
teilweise durch das elastische Teil (62, 70) begrenzt ist,
ferner ein Trennwandteil (86), das teilweise diese Kammer
(84) begrenzt, ferner eine Membran (88), die mit dem
Trennwandteil (86) zusammenwirkt, um eine zweite Kammer (90)
zu bilden, wobei die ersterwähnte Kammer (84) und die zweite
Kammer (90) an gegenüberliegenden Seiten des Trennwandteiles
(86) ausgebildet sind, sowie eine Drosselstelle (92)
aufweist, die in dem Trennwandteil (86) ausgebildet ist, um
eine Verbindung zwischen der zuerst erwähnten Kammer (84)
und der zweiten Kammer (90) herzustellen, und wobei die
Steifigkeits-Veränderungsvorrichtung (80) ein
inkompressibles Fluid aufweist, das in die zuerst erwähnte
Kammer (84) und die zweite Kammer (90) eingefüllt ist und
eine Steuereinrichtung (104) zur Steuerung der Strömung des
Fluides durch die Drosselstelle bzw. Öffnung (92) in
Abhängigkeit von der Veränderung der Drehzahl der
Kardanwelle (12) vorgesehen ist.
10. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fluid in seiner Viskosität in Abhängigkeit von der
Anwesenheit eines elektrischen Feldes veränderlich ist und
die Steuereinrichtung (104) aufweist ein Paar Elektroden
(98, 100), die in dem Trennwandteil (86) derart angeordnet
sind, daß sie mit der Öffnung (92) verbunden sind bzw.
zusammenwirken und eine
Elektrodenspannungs-Steuereinrichtung (104) zur Steuerung
des Anlegens und Abschaltens einer Spannung zwischen den
Elektroden (98, 100) vorgesehen ist.
11. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenspannungs-Steuereinrichtung (104) eine
Spannung zwischen den Elektroden (98, 100) anlegt, wenn die
Drehzahl der Kardanwelle (12) niedriger ist als ein erster
vorgegebener Wert, um hierdurch die Steifigkeit des
elastischen Teiles (62, 70) zu erhöhen.
12. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden-Spannungssteuereinrichtung (104) die
Spannung zwischen den Elektroden (98, 100) abschaltet, wenn
die Drehzahl der Kardanwelle (12) höher ist als ein zweiter,
vorgegebener Wert, um hierdurch die Steifigkeit des
elastischen Teiles (62, 70) zu vermindern.
13. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und zweite vorgegebene Wert sich voneinander
unterscheiden.
14. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet
durch eine Steifigkeits-Veränderungseinrichtung (80), die
betrieblich mit der elastischen Einrichtung (62, 70)
verbunden ist, um eine Steifigkeit der elastischen
Einrichtung (72, 80) in Abhängigkeit von einer Veränderung
der Drehzahl der Kardanwelle (12) zu ändern, wobei das erste
elastische Teil (62) einen gabelförmigen äußeren
Umfangsabschnitt (120) von U-förmigem Querschnitt aufweist,
befestigt an einem ersten Isolierrohr (96), eingesetzt in
das erste Rohrgehäuse (58), wobei das erste Isolierruhr (96)
einen Ringvorsprung (122) aufweist, der in den gabelförmigen
äußeren Umfangsabschnitt (120) in eine solche Weise hinein
vorspringt, daß ein Spalte (δ) zwischen einem Boden des
gabelförmigen äußeren Umfangsabschnittes (120) des ersten
elastischen Teiles (62) und dem Ringvorsprung (122) des
ersten Isolierrohres (96) verbleibt, wobei die Steifigkeits-
Veränderungseinrichtung (124) durch den gabelförmigen
äußeren Umfangsabschnitt (120) des ersten elastischen Teiles
(62), den Ringvorsprung (122) des ersten Isolierrohres (96)
und den Spalt (δ) gebildet ist.
15. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite elastische Teil (70) einen gabelförmigen
äußeren Umfangsabschnitt von U-förmigem Querschnitt besitzt,
der an einem zweiten Isolierrohr befestigt ist, eingesetzt
in das zweite Rohrgehäuse, wobei das zweite Isolierrohr
einen Ringvorsprung aufweist, der in den gabelförmigen
äußeren Umfangsabschnitt des zweiten elastischen Teiles (70)
hinein vorspringt, derart, daß ein zweite Spalt zwischen
einem Boden des gabelförmigen äußeren Umfangsabschnittes des
zweiten elastischen Teiles (70) und dem Ringvorsprung des
zweiten Isolierrohres gebildet wird, wobei die Steifigkeits-
Veränderungseinrichtung (124) außerdem durch den
gabelförmigen äußeren Umfangsabschnitt des zweiten
elastischen Teiles (70), des Ringvorsprunges des zweiten
Isolierrohres und des zweiten Spaltes gebildet wird.
16. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet
durch eine Steifigkeits-Änderungseinrichtung (80, 124), die
betrieblich mit der elastischen Einrichtung (62, 70) zur
Veränderung der Steifigkeit, die durch die elastische
Einrichtung (62, 70) in Abhängigkeit von Veränderungen der
Drehzahl der Kardanwelle (12) bereitgestellt wird, wobei das
erste elastische Teil (62) eine Mehrzahl von Vorsprüngen
(130) an einem äußeren Umfangsabschnitt desselben aufweist,
ein erstes Isolierrohr (96), das in das erste Rohrgehäuse
eingesetzt ist, mit einem Ringvorsprung (122) in Kontakt mit
den Vorsprüngen vorgesehen ist und die Steifigkeits-
Änderungsvorrichtung durch die Vorsprünge (130) des ersten
elastischen Teiles (62) und den Ringvorsprung (122) des
ersten Isolierrohres (96) gebildet ist.
17. Kardanwellenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite elastische Teil (70) eine Mehrzahl von
Vorsprüngen an einem äußeren Umfangsabschnitt desselben
aufweist, ein zweites Isolierrohr, eingesetzt in das zweite
Rohrgehäuse, vorgesehen ist mit einem Ringvorsprung in
Kontakt mit den Vorsprüngen des elastischen Teiles
vorgesehen ist und die Steifigkeits-Änderungsvorrichtung
außerdem durch die Vorsprünge des zweiten elastischen Teiles
(70) und des Ringvorsprunges des zweiten Isolierrohres
gebildet ist.
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JP6537689A JPH02246833A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 車両のプロペラシャフト |
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Publication Number | Publication Date |
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