DE4102572A1

DE4102572A1 - Antriebswelle

Info

Publication number: DE4102572A1
Application number: DE4102572A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Okuzumi; Yoshinori Hirano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1991-08-01
Also published as: JPH03223514A; US5203740A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle oder Kardanwelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine zweiteilige Antriebswelle mit drei Gelenken zur Übertragung von Antriebsleistungen von einer Maschine oder einem Motor eines Fahrzeugs auf antreibende Räder in einer Weise, daß unerwünschte, fluktuierende Schwingungen und Geräusche unterdrückt werden.

Fig. 6 der Zeichnung, auf die bereits hier zur Erläuterung des Stands der Technik Bezug genommen werden soll, zeigt eine herkömmliche Antriebswelle für ein Kraftfahrzeug. Verschiedene Antriebswellen-Anordnungen sind gezeigt in "Shinpen Jidosha Kogaku Binran" (Juni 1987, Society of Automotive Engineers of Japan, Band 5, Kapitel 1, Teil 4, Seiten 25 bis 29). Die Antriebswellenanordnung gemäß Fig. 6 weist drei Gelenke auf und umfaßt erste und zweite Wellenrohre 2, 3 und drei Universalgelenke 4, 5 und 6, etwa Kardangelenke. Die Wellenrohre 2 und 3 sind an einem Ende mit Hilfe des Zentralgelenks 6 verbunden. Ein zentrales Lager 7 stützt einen Mittelbereich des ersten Wellenrohrs 2 am Fahrzeugaufbau ab.

Die Antriebswelle ist ein verhältnismäßig langes Bauteil, das mit hoher Drehzahl gedreht wird. Eine unzureichend ausgewuchtete Welle erzeugt daher erhebliche Schwingungs- und Geräuschprobleme. Die Unwucht der Welle wird üblicherweise korrigiert durch Messen der Größe der Unwucht mit Hilfe einer dynamischen Unwucht-Meßeinrichtung und Anbringen von Ausgleichsgewichten an der Welle in geeigneten Positionen. In der Praxis ist es jedoch unmöglich, eine vollständig ausgewuchtete Welle zu schaffen, deren Trägheitsachse mit der Mittelachse der Welle zusammenfällt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebswelle der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der fluktuierende Bewegungen selbst dann unterdrückt werden, wenn eine gewisse Unwucht verbleibt.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Eine erfindungsgemäße Antriebswelle umfaßt erste und zweite Wellen, eine Verbindungseinrichtung und erste und zweite Unwuchteinrichtungen. Die erste und zweite Welle weist jeweils ein erstes und zweites Ende auf, und die Wellen erstrecken sich axial vom ersten zum zweiten Ende. Die Verbindungseinrichtung ist eine Einrichtung zur elastischen Verbindung der ersten Enden der beiden Wellen miteinander, so daß die Leistung von der ersten Welle auf die zweite Welle und umgekehrt übertragen werden kann. Die erste Unwuchteinrichtung ist an der ersten Welle in einer ersten Unwuchtposition befestigt. Die zweite Unwuchteinrichtung ist an der zweiten Welle in einer zweiten Unwuchtposition befestigt. Die erste Unwuchtposition liegt in radialem Abstand von der Mittelachse der ersten Welle und zwischen dem ersten Ende der ersten Welle und deren Mitte. Die Mitte der ersten Welle liegt in demselben Abstand vom ersten und zweiten Ende dieser Welle. Die erste Unwuchtposition liegt von der Mitte der ersten Welle in vorgegebenem Abstand. Vorzugsweise ist dieser Abstand kleiner als der Abstand zwischen der ersten Unwuchtposition und dem ersten Ende der ersten Welle. Die zweite Unwuchtposition wird in derselben Weise bestimmt. Die zweite Unwuchtposition liegt in radialem Abstand von der Mittelachse der zweiten Welle und zwischen dem ersten Ende der zweiten Welle und deren Mitte, die ihrerseits denselben Abstand von dem ersten und zweiten Ende der zweiten Welle aufweist. Die zweite Unwuchtposition liegt in vorgegebenem Abstand von der Mitte der zweiten Welle. Vorzugsweise ist dieser Abstand kleiner als der Abstand zwischen der zweiten Unwuchtposition und dem ersten Ende der zweiten Welle.

Vorzugsweise befinden sich die ersten und zweiten Unwuchteinrichtungen in oder in der Nähe einer Drittelebene, die senkrecht zu der Mittelachse der Welle verläuft und vom ersten Ende der Welle einen Abstand aufweist, der ein Drittel der Länge der Welle ausmacht.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Darstellung einer Antriebswelle entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2A ist eine schematische Darstellung einer der Wellen der Wellenanordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 2B ist eine andere schematische Darstellung der Wellenanordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 2C zeigt die Wellenanordnung der Fig. 2B, jedoch in Richtung des Pfeils Z in Fig. 2B gesehen;

Fig. 3A und 3B zeigen die Hauptträgheitsachse eines hohlen Zylinders mit Unwucht;

Fig. 4A und 4B zeigen das Schwerpunktzentrum des hohlen Zylinders gemäß Fig. 3A und 3B;

Fig. 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung der Position der Unwucht und der Abweichung von der Hauptträgheitsachse;

Fig. 6 auf die bereits hingewiesen wurde, zeigt in einer Teilschnittdarstellung eine herkömmliche Antriebswellenanordnung.

Fig. 1 zeigt eine zweiteilige Antriebswelle 1 entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.

Die zweiteilige Antriebswelle 1 dieser Ausführungsform umfaßt erste und zweite Wellen 2, 3 und erste und zweite, endseitige Gelenke 4 und 5. Die beiden Wellen 2 und 3 sind als Rotationskörper ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Wellen 2 und 3 als hohlzylindrische Wellen ausgebildet, und sie erstrecken sich axial vom ersten zum zweiten Ende. Das zweite Ende der ersten Welle 2 ist das linke Ende in Fig. 1. Das zweite Ende der zweiten Welle 3 ist das rechte Ende in Fig. 1. Die beiden innen liegenden Enden werden somit als erste Enden bezeichnet. Das zweite, linke Ende der ersten Welle 2 ist über ein erstes Gelenk 4 über eine Ausgangswelle einer Antriebseinrichtung, etwa einer Maschinen- und Getriebeanordnung eines Fahrzeugs verbunden. Das zweite, rechte Ende der zweiten Welle 3 ist über das zweite Gelenk 5 mit einer Eingangswelle eines Endreduktionsgetriebes des Fahrzeugs verbunden. Die ersten, inneren Enden der ersten und zweiten Wellen 2, 3 stehen in Antriebsverbindung miteinander über eine mittlere Verbindungseinrichtung, so daß die Leistung von der ersten auf die zweite Welle 2, 3 übertragen werden kann. Auf diese Weise überträgt die Antriebswelle 1 eine Antriebsleistung von der Maschine an die antreibenden Räder des Fahrzeugs. Jedes der ersten und zweiten, endseitigen Gelenke 4, 5 ist ein Universalgelenk, etwa ein Kardangelenk.

Die Antriebswelle 1 umfaßt eine erste Unwuchteinrichtung, die an der ersten Welle 2 befestigt ist, und eine zweite Unwuchteinrichtung an der zweiten Welle 3. Bei dieser Ausführungsform besteht die erste Unwuchteinrichtung aus ersten und zweiten Massengliedern ma und mb, während die zweite Unwuchteinrichtung gebildet wird durch dritte und vierte Massenglieder mc und md. Die erste Unwuchteinrichtung liegt in einer ersten Unwuchtposition der ersten Welle 2, die radial im Abstand von der Mittelachse der ersten Welle 2 und zwischen dem ersten Ende der ersten Welle 2 und deren Mitte angeordnet ist. Die Mitte der ersten Welle 2 weist den gleichen Abstand vom ersten und zweiten Ende der Welle 2 auf. Die erste Unwuchtposition liegt im Abstand zur Mitte der ersten Welle 2. Der Abstand der ersten Unwuchteinrichtung zur Mitte der ersten Welle 2 ist geringer als der Abstand der ersten Unwuchteinrichtung zum ersten Ende der ersten Welle. Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen der ersten Unwuchtposition und dem ersten Ende der ersten Welle 2 im wesentlichen gleich einem Drittel der Länge der ersten Welle 2. Daher ist der Abstand der ersten Unwuchteinrichtung von der Mitte der ersten Welle 2 größer als ein Zehntel der Länge der ersten Welle 2. Die zweite Unwuchteinrichtung befindet sich in einer zweiten Unwuchtposition der zweiten Welle 3, die in derselben Weise bestimmt wird. Das heißt, die zweite Unwuchtposition liegt in einem radialen Abstand zur Mittelachse der zweiten Welle 3 und zwischen dem ersten Ende der zweiten Welle 3 und der Mitte der zweiten Welle, die gleiche Abstände zu den beiden Enden der zweiten Welle aufweist. Der Abstand der zweiten Unwuchtposition vom ersten Ende der zweiten Welle 3 ist im wesentlichen gleich einem Drittel der Länge der zweiten Welle 3 und im wesentlichen doppelt so groß wie der Abstand der zweiten Unwuchtposition von der Mitte der zweiten Welle. Der Abstand der zweiten Unwuchtposition von der Mitte der zweiten Welle ist größer als ein Zehntel der Länge der zweiten Welle. Bei jeder Welle macht die Unwuchteinrichtung eine von zwei Hälften der Welle schwerer als die andere, wenn die Welle in zwei Hälften gleicher Länge durch eine imaginäre Schnittebene geteilt ist, die gleiche Abstände von den beiden Enden der Welle aufweist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Masse (oder das Gewicht) des ersten Massenglieds ma gleich der Masse des zweiten Massenglieds mb. Das dritte und vierte Massenglied mc und md weisen untereinander ebenfalls dieselbe Masse auf. Die ersten und zweiten Massenglieder ma, mb sind an der äußeren Umfangsfläche der ersten Welle 2 befestigt, und die dritten und vierten Massenglieder mc und md sind an der äußeren Umfangsfläche der zweiten Welle 3 befestigt. Das Massenzentrum bzw. der Schwerpunkt des Systems, das aus den ersten und zweiten Massengliedern ma und mb gebildet wird, liegt in Abstand zu der Mittelachse der ersten Welle 2, und das Massenzentrum des Systems auf dem dritten und vierten Massenglied mc und md liegt ebenfalls in Abstand zu der Mittelachse der zweiten Welle 3. Bei dieser Ausführungsform sind alle Massenglieder an einer der Wellen durch Schweißen befestigt.

Bei dieser Ausführungsform liegen die ersten und zweiten Massenglieder ma und mb auf einem ersten imaginären Kreis in einer ersten imaginären Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der ersten Welle 2 verläuft und von dem ersten Ende der ersten Welle 2 einen Abstand von etwa einem Drittel der Länge der ersten Welle 2 aufweist. Der Winkelabstand zwischen dem ersten und zweiten Massenglied ma, mb beträgt etwa 90°. Das heißt, der Winkel, der vom Mittelpunkt aus durch den Bogen des ersten Kreises von der Position des ersten Massenglieds ma zur Position des zweiten Massenglieds mb gespannt ist, ist im wesentlichen ein rechter Winkel. Die dritten und vierten Massenglieder mc, md liegen auf einem zweiten imaginären Kreis in einer zweiten imaginären Ebene in entsprechender Anordnung. Der Winkelabstand zwischen dem dritten und dem vierten Massenglied mc und md beträgt im wesentlichen 90°. Wie Fig. 2C zeigt, sind die vier Massenglieder ma, mb, mc und md auf dem Umfang unter Winkeln von 90° verteilt.

Die Mitten-Verbindungseinrichtung dieser Ausführungsform umfaßt ein elastisches Glied 8 in Form eines Rohrs oder einer Hülse. Die erste Welle 2 weist am ersten Endbereich einen verringerten Durchmesser auf, und die zweite Welle 3 weist einen ersten Endbereich auf, in der der erste Endbereich der ersten Welle 2 eingeschoben werden kann. Das elastische Glied 8 befindet sich zwischen den Endbereichen der ersten und zweiten Wellen 2 und 3 innerhalb des ersten Endbereichs der zweiten Welle 3 und auf dem Umfang des reduzierten Endbereichs der ersten Welle 2. Auf diese Weise verbindet das elastische Glied 8 die ersten Endbereiche der ersten und zweiten Welle 2, 3 derart, daß die Antriebsleistung von der ersten Welle 2 auf die zweite Welle 3 und umgekehrt übertragen werden kann. Das elastische Glied 8 hält normalerweise die Mittelachsen der ersten und zweiten Wellen 2, 3 in einer zueinander ausgerichteten Stellung. Das elastische Glied 8 verbindet die beiden Wellen 2 und 3 endseitig derart, daß eine relative Drehung zwischen den beiden Wellen verhindert wird. Wenn die Antriebswelle 1 gedreht wird, gestattet das elastische Glied 8 in begrenztem Maße eine wirbelnde oder fluktuierende Bewegung der ersten Endbereiche der beiden Wellen 2 und 3.

Der erste Endbereich der zweiten Welle 3 wird durch ein zentrales Lager 7 mit einem elastischen Teil 7a gehalten. Das mittlere Lager 7 stützt den ersten Endbereich der zweiten Welle 3 am Fahrzeugaufbau ab. Das elastische Glied 8 liegt innerhalb des Lagers 7. Das Lager 7 und das elastische Glied 8 sind in bezug auf dieselbe axiale Position zentriert. Das Lager 7 stützt den Verbindungsbereich der Wellenanordnung, in dem die erste und zweite Welle 2, 3 verbunden sind, ab.

Fig. 3A, 3B, 4A und 4B sind Darstellungen zur Veranschaulichung des theoretischen Hintergrunds der Erfindung. Fig. 3A und 3B zeigen einen hohlzylindrischen Körper C in der Form eines geraden, kreisförmigen Zylinders. Der hohle zylindrische Körper C weist eine Gesamtlänge (oder Höhe) l, einen Radius r und eine Wandstärke t auf. Der zylindrische Körper C ist drehbar, und beide Enden des zylindrischen Körpers C sind in seitlicher Richtung bewegbar. Wenn eine Unwucht m einer bestimmten Größe in dem zylindrischen Körper C auftritt, weicht die Hauptträgheitsachse S des zylindrischen Körpers C von der Mittelachse ab, wie anschließend erläutert werden soll.

In Fig. 3A und 3B ist die Mittelachse des zylindrischen Körpers C in der x- Achse eines dreidimensionalen, rechtwinkligen, karthesischen Koordinatensystems dargestellt, so daß die Mittelachse mit der x-Achse zusammenfällt.

Der zylindrische Körper C weist erste und zweite flache Endflächen auf, die parallel zueinander und senkrecht zur Mittelachse verlaufen. Die erste Endfläche liegt in einer Ebene, die die y- und z-Achse des Koordinatensystems enthalten soll. Daher werden die äußeren und inneren Zylinderflächen des hohlzylindrischen Körpers C erzeugt durch Drehung einer vorgegebenen Linie um die x-Achse (Mittelachse).

Das Produkt der Trägheiten Iyz und Ixz des zylindrischen Körpers C wird durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) wiedergegeben.

Iyz = ∫ yzdm = 0 (1)

Ixz = ∫ xzdm = 0 (2)

Das x-y-Produkt der Trägheit Ixy in bezug auf die x- und y-Achse ergibt sich aus der folgenden Gleichung (3)

In dieser Gleichung ist π (pi) das Verhältnis vom Umfang eines Kreises zum Durchmesser, ρ (rho) die Dichte des Materials des zylindrischen Körpers C, y₁ die Abweichung der Hauptträgheitsachse S von der Mittelachse (x-Achse) des zylindrischen Körpers C an der ersten Endfläche und y₂ die Abweichung der Hauptträgheitsachse S von der Mittelachse an der zweiten Endfläche. Das heißt, daß das erste Ende der Hauptträgheitsachse S in einem Abstand y₁ von dem ersten Ende der Mittelachse und die zweite Hauptträgheitsachse S in einem Abstand y₂ von dem zweiten Ende der Mittelachse liegt. Bei diesem Beispiel ist die Unwucht m in einer Ebene angeordnet, die die y-Achse und die x-Achse enthält. Ein Punkt (x_m, y_m) liegt am Schnitt zwischen der Hauptträgheitsachse und einer Ebene, die die Position der Unwucht m enthält und die senkrecht zur x-Achse liegt. Die x-Koordinate (Abszisse) der Position der Unwucht m ist gleich x_m.

An dieser Stelle soll angenommen werden, daß die Hauptträgheitsachse S eine gerade Linie ist, die durch die folgende Gleichung (4) wiedergegeben wird.

Diese gerade Linie läuft durch den Punkt (x_m, y_m), der auf der Hauptträgheitsachse S liegt. Es ergibt sich daher die folgende Gleichung (5).

Andererseits läßt sich folgende Gleichung (6) durch Umwandlung der Gleichung (3) gewinnen.

Werden die Gleichungen (4) und (5) in die Gleichung (6) eingesetzt und die Gleichung (6) erweitert, ergibt sich die folgende Gleichung (7).

Der Schwerpunkt oder das Massenzentrum (x_g, y_g) des hohlen zylindrischen Körpers C wird wie folgt bestimmt.

Aus einer Auswuchtung in einer Ebene, die die Mittelachse enthält, wie es in Fig. 4A gezeigt ist, ergibt sich die folgende Gleichung (8).

Daher ergibt sich für die x-Koordinate x_g des Schwerpunkts (9)

Die folgende Gleichung (10) wird erhalten aus der Auswuchtung in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse, wie es in Fig. 4B gezeigt ist.

2πrtlρy_g = m(r - y_g) (10)

Daher lautet die y-Koordinate y_g des Schwerpunkts

Die Hauptträgheitsachse verläuft durch den Schwerpunkt (y_g,y_g). Daher ergibt sich die folgende Gleichung (12) aus den Gleichungen (4), (9) und (11).

Die Abweichungen y₁ und y₂ werden aus den Gleichungen (7) und (12) bestimmt.

Die Gleichungen (13) und (14) lassen sich umwandeln:

C = -rx_m · m

D = m(l - x_m) + πρtrl²

E = mx_m + πρtrl²

F = -mrl

Wie aus den Gleichungen (13) und (14) hervorgeht, sind die Abweichungen y₁ und y₂ gleich Null, wenn die Unwucht m nicht existiert. In diesem Idealfall kann sich der zylindrische Körper ruhig um die eigene Mittelachse drehen, ohne daß eine wirbelnde oder kreisende Bewegung eintritt. Wenn die Unwucht m, wie bei den in der Praxis verwendeten Wellen, eine Unwucht aufweist, sind die Abweichungen y₁ und y₂ nicht gleich Null, und der zylindrische Körper C wird zu einer Quelle von kreisenden oder wirbelnden Schwingungen.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen den einzelnen Abweichungen y₁ und y₂ in bezug auf die x-Koordinate x_m der Position der Unwucht m. In diesem Beispiel ist l=40 cm, 4=3,75 cm, t=0,16 cm und ρ=0,16 cm und ρ=7,8 gf/cm³. Die Größe der Unwucht m wird eingestellt auf jeweils 30 gfcm (durchgezogene Linie), 60 gfcm (gestrichelte Linie) und 100 gfcm (strichpunktierte Linie).

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ändern sich die Abweichungen y₁ und y₂ entsprechend der Position x_m der Unwucht m, und eine der Abweichungen y₁ und y₂ wird bei einer bestimmten Position gleich Null, unabhängig von der Masse der Unwucht m. Die Abweichung y₂ am zweiten Ende der Hauptträgheitsachse S ist gleich Null oder vernachlässigbar, wenn die Unwucht m in oder in der Nähe einer ersten Drittelebene liegt, die senkrecht zur Mittelachse des zylindrischen Körpers C verläuft und von der ersten Endfläche des zylindrischen Körpers C einen Abstand aufweist, der gleich einem Drittel der Gesamtlänge l des zylindrischen Körpers C ist. Die Abweichung y₁ ist gleich Null oder vernachlässigbar, wenn die Unwucht m in oder in der Nähe einer zweiten Drittelebene liegt, die senkrecht zur Mittelachse des zylindrischen Körpers C verläuft und von der zweiten Endfläche einen Abstand von einem Drittel der Gesamtlänge l aufweist. Der zylindrische Körper C ist in drei Teile gleicher Länge unterteilt, wenn er durch die erste und zweite Drittelebene geschnitten wird.

Fig. 2A zeigt schematisch eine Welle 2 oder 3 der Wellenanordnung gemäß Fig. 1. Die Welle 2 oder 3 weist eine äußere zylindrische Oberfläche auf, die aus einem kreisförmigen, geraden Zylinder hervorgeht, der eine erste kreisförmige Endfläche mit dem Mittelpunkt E1 und eine zweite kreisförmige Endfläche mit einem Mittelpunkt E2 aufweist. In jeder der Wellen 2 oder 3 sind die beiden Massenglieder m1 und m2 (ma und mb oder mc und md) in oder in der Nähe der ersten Drittelebene angeordnet, die senkrecht zur Mittelachse verläuft, die sich von dem ersten Endflächen-Mittelpunkt E1 zum zweiten Mittelpunkt E2 erstreckt. Der Abstand zwischen der ersten Drittelebene und der ersten Endfläche ist gleich dem Abstand zwischen den beiden Endflächen, geteilt durch 3. Da die Drehzahl der Welle hoch ist, nähert sich die Hauptträgheitsachse S1 der Welle einem geraden Linienabschnitt S2 an, dessen erstes Ende einen Abstand zu dem ersten Mittelpunkt E1 aufweist, dessen zweites Ende jedoch im zweiten Mittelpunkt E2 eines Endes der Welle 2 oder 3 liegt. Bei dieser Ausführungsform sind die Massenglieder in solchen Positionen angebracht, daß die Hauptträgheitsachse der Welle der geraden Linie angenähert wird, die die Mittelachse der Welle am zweiten Ende der Welle schneidet. Daher rotiert das zweite Ende der Welle ruhig und ohne Wirbelbewegung, da die Hauptträgheitsachse S2 hier in der Mittelachse liegt. Andererseits rotiert das erste Ende der Welle 2 oder 3 mit einer Wirbelbewegung, bezogen auf die demontierte Stellung, wie in Fig. 2A gezeigt ist.

Fig. 2B zeigt schematisch die Antriebswelle der beschriebenen Ausführungsform, während Fig. 2C eine schematische Endansicht der Antriebswelle 1 in Axialrichtung Z gemäß Fig. 2B ist. Am zweiten Ende der ersten Welle 2 verläuft die Hauptträgheitsachse durch den Punkt P, der auf der Mittelachse der Welle liegt. Am zweiten Ende der zweiten Welle 3 liegt die Hauptträgheitsachse in dem Punkt Q, der sich auf der Mittelachse der zweiten Welle 3 befindet. Daher kann bei der beschriebenen Antriebswelle 1 eine Wirbelbewegung des zweiten Endes der beiden Wellen 2 und 3, also der äußeren Enden verhindert werden.

Am ersten Ende der ersten Welle 2 liegt das Ende A′ der Hauptträgheitsachse in Abstand zu dem Ende A der Mittelachse. Am ersten Ende der zweiten Welle 3 liegt das Ende B′ der Hauptträgheitsachse in Abstand zu dem entsprechenden Ende B der Mittelachse. Die ersten Enden der Wellen 2 oder 3 schwingen daher, so daß die elastischen Glieder 8 und 7a verformt werden.

Bei dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Massenglieder ma und mb in der ersten Drittelebene derart angeordnet, daß eine gerade Linie von der Mittelachse zum ersten Massenglied ma einen rechten Winkel mit einer geraden Linie von der Mittelachse zum zweiten Massenglied mb bildet. Die dritten und vierten Massenglieder mc und md sind in der ersten Drittelebene der zweiten Welle 3 so angeordnet, daß eine gerade Linie von der Mittelachse zu dem dritten Massenglied mc einen rechten Winkel mit einer geraden Linie von der Mittelachse zu dem vierten Massenglied md bildet. Im übrigen sind die vier Massenglieder ma, mb, mc und md in gleichmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung verteilt, wie Fig. 2C zeigt. Gemäß Fig. 2C befinden sich das erste und das dritte Massenglied ma, mc in einer ersten imaginären Orthogonal-Ebene, die in Fig. 2C senkrecht ist und die Wellenanordnung teilt. Das zweite und vierte Massenglied mb, md befinden sich in einer zweiten Orthogonal-Ebene, die die erste Orthogonal-Ebene im wesentlichen im rechten Winkel in einer Schnittlinie schneidet, die sich von dem ersten Ende der ersten Welle 2 zum zweiten Ende der zweiten Welle 3 erstreckt. Die vier Massenglieder sind symmetrisch um die Drehachse der Wellenanordnung angeordnet, wie Fig. 2C zeigt. Gemäß Fig. 2C liegen die ersten und dritten Massenglieder ma und mc in einer ersten imaginären Orthogonal-Ebene, die in Fig. 2C waagerecht liegt und die Wellenanordnung teilt. Die zweiten und vierten Massenglieder mb und md liegen in einer zweiten Orthogonal- Ebene, die die erste Orthogonal-Ebene im wesentlichen im rechten Winkel in einer Schnittlinie schneidet, die sich vom ersten Ende der zweiten Welle zum zweiten Ende der ersten Welle 3 erstreckt. Die vier Massenglieder sind symmetrisch in bezug auf die Drehachse angeordnet, wie aus Fig. 2C hervorgeht. Wenn die Antriebswelle 1 zur Übertragung von Antriebsleistung gedreht wird, wirkt eine Zentrifugalkraft auf die Massenglieder ma, mb, mc und md. Eine Resultierende Xa der Zentrifugalkräfte, die auf die ersten und zweiten Massenglieder ma und mb einwirken, weist eine Richtung auf, die senkrecht zur Drehachse verläuft und den Winkel zwischen den Richtungen der Zentrifugalkräfte der ersten und zweiten Massenglieder ma und mb teilt. In entsprechender Weise ist eine Resultierende Xb der Zentrifugalkräfte der dritten und vierten Massenglieder mc und md dargestellt, die in eine Richtung wirken, die die Drehachse im rechten Winkel schneidet und durch einen Mittelpunkt zwischen dem dritten und vierten Massenglied mc und md verläuft. Bei dieser Ausführungsform sind die vier Massenglieder ma, mb, mc und md in einem Kreis angeordnet, bezogen auf die Axialrichtung, und zwar derart, daß der resultierende Vektor Xa und der resultierende Vektor Xb in entgegengesetzte Richtungen wirken und einander aufheben. Dies geht aus Fig. 2C hervor. Daher ist die Hauptträgheitsachse der ersten und zweiten Wellen 2 und 3 in entgegengesetzte Richtungen versetzt, und die Vibrationsbewegung des ersten Endes der ersten Welle 2 liegt entgegengesetzt und in Phase zu der Vibrationsbewegung des ersten Endes der zweiten Welle 3. Auf diese Weise können Wirbelschwingungen bei der Antriebswelle 1 gemäß der beschriebenen Ausführungsform auf ein Minimum gebracht werden.

Die Größe der Zentrifugalkraft, die auf die Massenglieder einwirkt, ist unabhängig von dem Abstand von der Drehachse, und die Wirbelbewegung der Wellenenden wird beeinflußt durch die Länge der Welle. Wenn die resultierenden Vektoren Xa und Xb einander daher vollständig ausgleichen sollen, ist es notwendig, die Masse der ersten und zweiten Massenglieder ma und mb und der dritten und vierten Massenglieder mc und md entsprechend der Wellenlänge und dem Wellendurchmesser festzulegen.

Auf diese Weise kann eine Wirbelbewegung bei der beschriebenen Ausführungsform der Antriebswelle verhindert oder auf ein Minimum gebracht werden, und zwar an jedem Ende jeder Welle. Dadurch wird die Stärke von Fahrzeugschwingungen und Geräuschen, die sich innerhalb des Fahrgastraums bemerkbar machen, erheblich verringert. Die Massenglieder der beschriebenen Ausführungsform liegen in gleichen Winkelabständen. Die Wellenanordnung liegt daher im statischen Gleichgewicht und erleichtert die genaue Positionierung der Massenglieder. Die Antriebswelle gemäß der vorliegenden Erfindung mach es überflüssig, die Unwucht der beiden Wellen genau zu korrigieren, so daß die Herstellungskosten verringert werden.

Die gesamte Masse der beiden Massenglieder jeder Welle ist in ausreichendem Maße größer als die Stärke der Unwucht in den Wellen 2 oder 3. Die Gesamtmasse der beiden Massenglieder wird auf einen solchen Wert festgesetzt, daß die Trägheitsachse der Welle keinen oder nur geringen Einfluß von der Unwucht der Welle erfährt, und die Hauptträgheitsachse wird nur durch den Einfluß der bewußt hinzugefügten Unwuchtmassen verschoben.

Wenn beispielsweise eine konzentrierte Unwucht von 30 gcm in der Mitte einer Welle existiert, ist es notwendig, eine Masse von 40 gcm an der Welle anzubringen, um einen Ausgleich zwischen dem durch die Unwucht erzielten Moment und dem durch das Massenglied erzeugten Moment, das axial im Abstand von der Unwucht liegt, zu erzeugen. Es ist daher möglich, die Hauptträgheitsachse der Welle in eine gewünschte Position zu verschieben, indem Massenglieder von etwa 80 bis 100 gcm hinzugefügt werden. In diesem Falle ist das Gewicht der Massenglieder 10 bis 15 g, wenn der Durchmesser der Welle 80 mm beträgt.

Claims

1. Antriebswellen-Anordnung, mit
ersten und zweiten Wellen (2, 3) mit jeweils ersten und zweiten Enden,
einer Verbindungseinrichtung (7, 8) zum Verbinden der ersten Enden der ersten und zweiten Wellen (2, 3) miteinander zur Übertragung von Antriebsleistung von einer Welle auf die andere,
einer ersten Unwuchteinrichtung (ma, mb), die an der ersten Welle (2) befestigt ist und sich in einer ersten Unwuchtposition der ersten Welle (2) befindet, welche Unwuchtposition in radialem Abstand von der Mittelachse der ersten Welle liegt und sich zwischen dem ersten Ende der ersten Welle (2) und der Mitte der ersten Welle befindet, welche Mitte in gleichen Abständen zu dem ersten und zweiten Ende der ersten Welle liegt, welche Unwuchtposition im übrigen einen Abstand zu der Mitte der ersten Welle aufweist,
einer zweiten Unwuchteinrichtung (mc, md) in einer zweiten Unwuchtposition auf der zweiten Welle (3), welche zweite Unwuchtposition radial im Abstand zur Mittelachse der zweiten Welle liegt und sich zwischen dem ersten Ende der zweiten Welle und der Mitte der zweiten Welle befindet, welche Mitte gleiche Abstände zum ersten und zweiten Ende der zweiten Welle aufweist, welche zweite Unwuchtposition einen Abstand zur Mitte der zweiten Welle aufweist.

2. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchtposition der ersten Unwuchteinrichtung (ma, mb) von der Mitte der ersten Welle einen Abstand aufweist, der kleiner als der Abstand zwischen der ersten Unwuchtposition und dem ersten Ende der ersten Welle ist, und daß die zweite Unwuchtposition der zweiten Unwuchteinrichtung (mc, md) von der Mitte der zweiten Welle (3) einen Abstand aufweist, der kleiner als der Abstand zwischen der zweiten Unwuchtposition und dem ersten Ende der zweiten Welle ist.

3. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten Unwuchtposition und dem ersten Ende der ersten Welle (2) im wesentlichen gleich einem Drittel der Länge der ersten Welle ist, und daß der Abstand zwischen der zweiten Unwuchtposition und dem ersten Ende der zweiten Welle im wesentlichen gleich einem Drittel der Länge der zweiten Welle (3) ist.

4. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchteinrichtung (ma, mb) an der ersten Welle derart befestigt ist, daß die Hauptträgheitsachse der ersten Welle (2) näher an einer geneigten Geraden liegt, die die Mittelachse der ersten Welle (2) am zweiten Ende der ersten Welle schneidet und von der Mittelachse der ersten Welle (2) am ersten Ende entfernt ist, und daß die zweite Unwuchteinrichtung (mc, md) an der zweiten Welle derart befestigt ist, daß die Hauptträgheitsachse der zweiten Welle näher an einer geneigten Geraden liegt, die die Mittelachse der zweiten Welle (3) am zweiten Ende der zweiten Welle schneidet und die von der Mittelachse der zweiten Welle am ersten Ende einen Abstand aufweist.

5. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Unwuchteinrichtungen (ma, mb; mc, md) eine vorgegebene Masse aufweisen und nur hinsichtlich dieser Masse verwendbar sind, und daß die erste Unwuchteinrichtung (ma, mb) derart angeordnet ist, daß das Massenzentrum der ersten Unwuchteinrichtung einen Abstand zur Mittelachse der ersten Welle (2) aufweist, während die zweite Unwuchteinrichtung (mc, md) derart angeordnet ist, daß das Massenzentrum der zweiten Unwuchteinrichtung einen Abstand zur Mittelachse der zweiten Welle aufweist.

6. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchteinrichtung (ma, mb) an der ersten Welle (2) derart befestigt ist, daß das Massenzentrum der ersten Unwuchteinrichtung in der ersten Unwuchtposition liegt, und daß die zweite Unwuchteinrichtung (mc, md) derart an der zweiten Welle befestigt ist, daß das Massenzentrum der zweiten Unwuchteinrichtung in der zweiten Unwuchtposition liegt.

7. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchteinrichtung (ma, mb) an der ersten Welle (2) derart befestigt ist, daß eine Hälfte der ersten Welle (2) schwerer als die andere ist, und daß die zweite Unwuchteinrichtung an der zweiten Welle (3) so befestigt ist, daß eine Hälfte der zweiten Welle (3) schwerer als die andere ist.

8. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (7, 8) ein elastisches Glied (8) umfaßt, das die erste und zweite Welle (2, 3) an den Enden elastisch verbindet und eine Übertragung von Antriebsleistung gestattet.

9. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchteinrichtung (ma, mb) in einer ersten imaginären Ebene liegt, die im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der ersten Welle (2) verläuft und von dem ersten Ende der ersten Welle einen Abstand aufweist, der im wesentlichen gleich einem Drittel der Länge der ersten Welle ist, und daß die zweite Unwuchteinrichtung in einer zweiten imaginären Ebene liegt, die im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der zweiten Welle (3) verläuft und die vom ersten Ende der zweiten Welle (3) einen Abstand aufweist, der im wesentlichen ein Drittel der Länge der zweiten Welle beträgt.

10. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchteinrichtung (ma, mb) erste und zweite Massenglieder (ma, mb) umfaßt, die voneinander getrennt sind, und daß die zweite Unwuchteinrichtung (mc, md) dritte und vierte Massenglieder (mc, md) umfaßt, die voneinander getrennt sind.

11. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Massenglieder (ma, mb) auf zweiten imaginären geraden Linien liegen, die sich in der genannten ersten imaginären Ebene befinden und die einander im wesentlichen unter rechten Winkeln in der Mittelachse der ersten Welle scheiden, und daß die dritten und vierten Massenglieder auf zwei imaginären Geraden liegen, die sich in der zweiten imaginären Ebene befinden und die sich unter einem rechten Winkel in der Mittelachse der zweiten Welle schneiden.

12. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Massenglieder (ma, mb) an der äußeren Umfangsfläche der ersten Welle (2) und die dritten und vierten Massenglieder (mc, md) an der äußeren Umfangsfläche der zweiten Welle (3) befestigt sind.

13. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (7, 8) ein elastisches Glied (8) umfaßt, das eine rohrartige Form aufweist, und daß eine der beiden Wellen (2, 3) in das elastische Glied (8) eingeschoben ist und die andere Welle das elastische Glied übergreift.

14. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Unwuchteinrichtungen (ma, mb; mc, md) derart angeordnet sind, daß sie eine Zentrifugalkraft erzeugen, die der entsprechenden, auf die zweite Unwuchteinrichtung (mc, md) ausgeübten Zentrifugalkraft entgegengesetzt ist.

15. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (7, 8) ein elastisches Glied (8) umfaßt, das die ersten Enden der beiden Wellen (2, 3) derart verbindet, daß die Mittelachsen der beiden Wellen (2, 3) normalerweise in ausgerichteter Stellung zueinander gehalten werden und eine relative Drehung zwischen den beiden Wellen verhindert wird.

16. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenglieder (ma, mb) der ersten Unwuchteinrichtung dieselbe Masse aufweisen, und daß die dritten und vierten Massenglieder (mc, md) der zweiten Unwuchteinrichtung ebenfalls die gleiche Masse aufweisen, daß die ersten und zweiten Massenglieder (ma, mb) auf einem ersten imaginären Kreis liegen, dessen Mittelpunkt auf der Mittelachse der ersten Welle (2) liegt, daß ein Winkel, der vom Kreismittelpunkt aus zwischen den Positionen der ersten und zweiten Massenglieder aufgespannt ist, im wesentlichen ein rechter Winkel ist, daß die dritten und vierten Massenglieder (mc, md) auf einem zweiten imaginären Kreis liegen, dessen Mittelpunkt in der Mittelachse der zweiten Welle (3) liegt, und daß ein Winkel, der vom Kreismittelpunkt aus zwischen den Positionen der dritten und vierten Massenglieder gespannt ist, im wesentlichen ein rechter Winkel ist.

17. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und dritten Massenglieder (ma, mc) in einer ersten imaginären Orthogonal-Ebene liegen, daß die zweiten und vierten Massenglieder (mb, md) in einer zweiten imaginären Orthogonal-Ebene liegen, die die erste Orthogonal-Ebene im wesentlichen unter rechtem Winkel in einer Schnittlinie schneidet, die sich vom zweiten Ende der ersten Welle (2) zum zweiten Ende der zweiten Welle (3) erstreckt, und daß die erste Orthogonal-Ebene zwischen den zweiten und vierten Massengliedern verläuft, während die zweite Orthogonal-Ebene zwischen den ersten und dritten Massengliedern verläuft.

18. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (7, 8) derart ausgebildet ist, daß sie eine Wirbelbewegung der ersten Enden der beiden Wellen (2, 3) in begrenztem Umfang gestattet, und daß die ersten und zweiten Unwuchteinrichtungen derart angeordnet sind, daß sie die ersten Enden der ersten und zweiten Wellen Wirbelbewegungen in entgegengesetzter Phase ausführen lassen.

19. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten, dritten und vierten Massenglieder in gleichen Winkelabständen über den Umfang verteilt sind.

20. Antriebswellen-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten Unwuchtposition der ersten Unwuchteinrichtung und der Mitte der ersten Welle (2) größer als ein Zehntel der Länge der ersten Welle ist, und daß der Abstand der zweiten Unwuchtposition der zweiten Unwuchteinrichtung vom Mittelpunkt der zweiten Welle (3) größer als ein Zehntel der Länge der zweiten Welle ist.