DE10160745A1

DE10160745A1 - Vorrichtung zur Verringerung von Getriebegeräuschen

Info

Publication number: DE10160745A1
Application number: DE2001160745
Authority: DE
Inventors: Erik Schneider; Matthias Ganzer
Original assignee: Volkswagen AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: Volkswagen AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung von Getriebegeräuschen, insbesondere des Verzahnungsrasselns beim Antrieb von Ausgleichswellen eines Massenausgleichsgetriebes von Brennkraftmaschinen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, die ein Verzahnungsrasseln aufgrund hoher Drehungleichförmigkeiten der Antriebshohlwelle gegenüber der Abtriebswelle, insbesondere bei einem Antrieb von Ausgleichswellen von Brennkraftmaschinen, weitestgehend vermeidet. Dabei wird mit Ausnahme des Leerlaufbereiches der Wirkungsgrad nicht beeinflusst. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das durch die Anordnung einer im Leerlaufbereich der Antriebswelle bzw. des Motors drehzahlabhängig wirkenden Last an vorzugsweise einer Ausgleichswelle eines Massenausgleichsgetriebes von Brennkraftmaschinen erreicht. Dadurch wird ein Abheben der Zahnflanken innerhalb der Verzahnungsstufe und damit die sonst durch den Stoß entstehenden Geräusche (Verzahnungsrasseln) vermieden. Die drehzahlabhängige Last wirkt insbesondere im unteren Drehzahlbereich der Kurbelwelle (Leerlaufbereich) auf die Ausgleichswelle und verhindert somit das Aneinanderschlagen der lastlosen Getriebeelemente.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung von Getriebegeräuschen mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.
Bei einem Betrieb von Zahnradgetrieben treten Geräusche auf, die insbesondere bei den zunehmend immer leiser werdenden Kraftfahrzeugen als störend empfunden werden. Als Rasseln werden Geräusche bezeichnet, die im Leerlauf, im Zug- bzw. Schubbetrieb des Getriebes oder aufgrund hoher Drehungleichförmigkeiten von Antriebswelle und Abtriebswelle durch ein aneinanderschlagenden von lastlosen Getriebeelementen verursacht werden. Bei dem Antrieb von Massenausgleichswellen durch die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine mittels Zahnradgetriebes treten im unteren Drehzahlbereich der Kurbelwelle, also im Leerlaufbereich, diese Drehungleichförmigkeiten verstärkt auf, die ein entsprechendes Verzahnungsrasseln zur Folge haben.

Vorbekannt ist aus der DE 100 58 885 A1 eine Vorrichtung, die unzulässige hohe Beanspruchungen des Antriebssystems der Ausgleichswellen einer Brennkraftmaschine verhindern soll. Dabei ist im Drehmomentenübertragungsweg zwischen der Kurbelwelle und der Ausgleichswelle ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet. Als Energiespeicher werden Schraubenfedern mit einer zweistufigen Verdrehwiderstandskennlinie verwendet. Das Dämpfungselement lässt bei Zugbeanspruchung einen größeren Verdrehwinkel als bei Schubbeanspruchung zu. Durch diese Lösung werden bei einem Lastwechsel die Belastungsspitzen abgebaut und durch die so reduzierte Anregung die Neigung der verzahnten Ausgleichswellen zu Klappergeräuschen gemindert.

Aus der DE 199 38 933 A1 ist ein Zahnradgetriebe bekannt, bei dem die geräuschrelevanten Parameter wie Verdrehflankenspiel, Axialspiel, Radialspiel, Winkelbeschleunigung, Drehzahl und Getriebeöltemperaturen mittels Sensoren erfasst werden. Die Sensoren sind mit Hilfsmitteln gekoppelt, die eine aktive Beeinflussung der Betriebszustände veranlassen. Dieses kann z. B. durch gezielte Formänderung der Getriebeelemente, Aktivierung einer Feder, durch druckbeaufschlagte Fluidstrahlen, durch Zuführung einer magnetorheologischen Flüssigkeit oder durch magnetostriktive Werkstoffe erfolgen. Diese Lösung zur Reduzierung von Getriebegeräuschen ist sehr aufwendig und kostspielig.

Vorbekannt ist aus der DE 198 47 652 A1 weiterhin eine Ausgleichswelleneinheit für Verbrennungsmotoren, bei der zur Entfernung von eingedrungenem Öl in das Gehäuse der Ausgleichswellen an den Ausgleichswellen spiralförmige Abstreifleisten angeordnet sind. Es ist dabei anzunehmen, dass sich bei der angestrebten Ölförderung eine geringfügige Last auf die Ausgleichswellen einstellt. Die Größe und der Wirkbereich dieser Last sind jedoch undefiniert und nicht gezielt steuerbar. Unter der Annahme, dass sich Öl im Gehäuse befindet, wird in weiten Teilen des Drehzahlbereiches der Gesamtwirkungsgrad reduziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, die ein Verzahnungsrasseln aufgrund hoher Drehungleichförmigkeiten der Antriebswelle gegenüber der Abtriebswelle, insbesondere bei einem Antrieb von Ausgleichswellen von Brennkraftmaschinen, weitestgehend vermeidet. Dabei wird mit Ausnahme des Leerlaufbereiches der Wirkungsgrad nicht beeinflusst.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschriebenen Mittel gelöst.

Durch die Anordnung einer im Leerlaufbereich der Antriebswelle bzw. des Motors drehzahlabhängig wirkenden Last an vorzugsweise einer Ausgleichswelle eines Massenausgleichsgetriebes von Brennkraftmaschinen wird ein Abheben der Zahnflanken innerhalb einer Verzahnungsstufe und damit die sonst durch den Stoß entstehenden Geräuschen (Verzahnungsrasseln) vermieden. Die drehzahlabhängige Last wirkt insbesondere im unteren Drehzahlbereich der Kurbelwelle (Leerlaufbereich) auf die Ausgleichswelle und verhindert somit das Aneinanderschlagen der lastlosen Getriebeelemente. Dadurch dass die drehzahlabhängig wirkende Last nur im Leerlaufbereich an der Ausgleichswelle wirkt, bleibt außerhalb des Leerlaufbereiches (Betriebszustand) der Wirkungsgrad unbeeinflusst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert.

An Hand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer an der Abtriebswelle drehzahlabhängig wirkender Last,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne einer an der Abtriebswelle drehzahlabhängig wirkender Last,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Zahnradgetriebestufe mit zwei Abtriebswellen und
Fig. 4 eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verringerung von Getriebegeräuschen wird beschrieben am Beispiel des Antriebs von Ausgleichswellen 6 eines Massenausgleichsgetriebes von Brennkraftmaschinen. Das Massenausgleichsgetriebe besteht aus einer Antriebswelle 8 die über Zahnräder oder über ein endloses Antriebsmittel, wie zum Beispiel Kette, Zahnriemen oder dergleichen, von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Über die Antriebswelle 8 werden über entsprechende Zahnradstufen 9 vorzugsweise zwei Ausgleichswellen 6 angetrieben.
Zur Verringerung von Getriebegeräuschen, insbesondere des Verzahnungsrasselns, das aufgrund hoher Drehungleichförmigkeiten zwischen Antriebswelle 8 und die als Ausgleichswellen 6 ausgebildeten Abtriebswellen auftritt, ist erfindungsgemäß an den Ausgleichswellen 6 eine im Leerlaufbereich der Antriebswelle 8 wirkende drehzahlabhängige Last 10 angeordnet.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung zum Aufbringen einer drehzahlabhängigen Last 10 auf eine Ausgleichswelle 6 sieht vor, dass ein in der Ausgleichswelle 6 angeordneter radial beweglicher Flügel 5, bei einer entsprechend niedrigen Drehzahl der Ausgleichswelle 6, in einem, mit einer Flüssigkeit gefülltem, zwischen der Ausgleichswelle 6 und einem Gehäuse 2 angeordnetem Zwischenraum 4 eine Pansch- und/oder Reibungsarbeit verrichtet. Dabei ist ein Teil oder die gesamte Ausgleichswelle 6 von dem Gehäuse 2 umgeben, das von der Ausgleichswelle 6 beabstandet ist. Der innerhalb der Ausgleichswelle 6 geführte radial bewegliche Flügel 5 ist mit einem Masseteil 1 fest verbunden, das ebenfalls radial beweglich in der Ausgleichswelle 6 gelagert ist. Zur entsprechenden Lagerung des Flügels 5 und des Masseteils 1 in der Ausgleichswelle 6 ist diese mit einer Aufnahme für den Flügel 5 und einer Führung 13 für das Masseteil 1 versehen. Zwischen dem Masseteil 1 und dem Boden der Führung 13 ist eine Feder 3 angeordnet, die entgegen der durch die Drehbewegung der Ausgleichswelle 6 entstehenden Zentrifugalkräfte Fm des Flügels 5 und des Masseteils 1 wirkt.
In dem Zwischenraum 4 zwischen dem Gehäuse 2 und der Ausgleichswelle 6 befindet sich eine Flüssigkeit 7, vorzugsweise Öl, in die die Ausgleichswelle 6 teilweise eintaucht.
In der Fig. 1 ist die oben beschriebene Variante dargestellt, bei der die Ausgleichswelle 6 aufgrund der niedrigen Kurbelwellendrehzahl des Motors im unteren Drehzahlbereich rotiert. Die Federkraft F_F der Feder 3 ist dabei größer als die Fliehkraft F_m des Flügels 5 und des Masseteils 1. Der radial bewegliche Flügel 5 ist bis zur Innenwand des Gehäuses 2 ausgefahren. Fig. 2 zeigt die Stellung des radial beweglichen Flügels 5 und des Masseteils 1 bei hohen Drehzahlen der Ausgleichswelle 6. Dabei ist die Fliehkraft Fm des Flügels 5 und des Masseteils 1 größer als die Federkraft FF der Feder 3. Der Flügel 5 ist in die Ausgleichswelle 6 eingefahren.
In der Fig. 4 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Dabei ist ebenfalls ein Teil oder die gesamte Ausgleichswelle 6 von dem Gehäuse 2 umgeben, das von der Ausgleichswelle 6 beabstandet ist. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Variante ist wenigstens ein Flügel 5 fest an der Ausgleichswelle 6 angeordnet. An dem Gehäuse 2 ist ein Zulauf 11 und an der tiefsten Stelle ein Ablauf 12 für die in den Zwischenraum 4 zwischen Ausgleichswelle 6 und Gehäuse 2 einzubringende beziehungsweise auszutragende Flüssigkeit 7 angeordnet. Bei niedrigen Drehzahlen der Ausgleichswelle 6 ist der Zulauf 11 geöffnet und der Ablauf 12 geschlossen.
Über den geöffneten Zulauf 11 wird dem Zwischenraum 4 eine entsprechende Menge an Flüssigkeit zugeführt, so dass die Ausgleichswelle 6 teilweise in diese eintaucht. Bei höheren Drehzahlen der Ausgleichswelle 6 ist der Ablauf 12 geöffnet und der Zulauf 11 geschlossen. Die in dem Zwischenraum 4 befindliche Flüssigkeitsmenge 7 wir über den Ablauf 12 entfernt. In der Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer im unteren Drehzahlbereich rotierenden Ausgleichswelle 6 dargestellt, bei der der Zwischenraum 4 mit einer entsprechenden Flüssigkeitsmenge 7 gefüllt ist.
In der Fig. 3 ist schematisch ein Massenausgleichsgetriebe einer Brennkraftmaschine dargestellt. Durch die Antriebswelle 8 und den entsprechenden Zahnradstufen 9 werden zwei Ausgleichswellen 6 angetrieben, die jeweils mit einer drehzahlabhängigen Last 10 in Wirkverbindung stehen. Die hier beschriebene Ausgleichswelle 6 kann auch eine beliebige Abtriebswelle einer Zahnradgetriebestufe sein. Die Anordnung der drehzahlabhängig wirkenden Last 10 kann erfindungsgemäß an allen angetriebenen Ausgleichswellen 6 oder nur an der letzten angetriebenen Ausgleichswelle 6 angeordnet sein.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist folgende:
Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Variante wird im unteren Drehzahlbereich der Ausgleichswellen 6, bei dem ein Verzahnungsrasseln infolge von Drehungleichförmigkeiten auftritt, die an der Ausgleichswelle 6 drehzahlabhängige wirkend Last 10 aktiviert. Aufgrund der niedrigen Drehzahlen (Leerlaufdrehzahlbereich) der Antriebswelle 8 ist die Federkraft F_F der Feder 3 größer als die Fliehkraft F_m des Masseteils 1 und des Flügels 5. Die Federkraft F_F drückt das in der Führung 13 beweglich gelagerte Masseteil 1 und den Flügel 5 radial nach Außen in Richtung Gehäuseinnen-Wand 2. Der Flügel 5 ist aus der Ausgleichswelle 6 ausgefahren und nimmt die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein. Aufgrund der Drehbewegung der Ausgleichswelle 6 verrichtet der ausgefahrene Flügel 5 beim Eintauchen und Durchdringen der im Zwischenraum 4 befindlichen Flüssigkeit 7 eine entsprechende Panscharbeit. Durch das Andrücken des Flügels 5 an die Innenwand des Gehäuses 2 wirkt auf die Ausgleichswelle 6 eine zusätzliche drehzahlabhängige Last 10 infolge der auftretenden Reibungskräfte zwischen dem Flügel 5 und der Gehäuseinnenwand 2. Durch das Aufbringen der drehzahlabhängige wirkenden Last 10 wird das Abheben der Zahnflanken in den Verzahnungsstufen zwischen der Antriebswelle 8flanken in den Verzahnungsstufen zwischen der Antriebswelle 8 und den Ausgleichswellen 6 und die damit entstehende Geräuschentwicklung (Verzahnungsrasseln) weitestgehend vermieden.
Im oberen Drehzahlbereich der Ausgleichswelle 6 ist die Fliehkraft F_m des Masseteils und des Flügels 5 größer als die entgegenwirkende Federkraft F_F der Feder 3. Der Flügel 5 wird in die Ausgleichswelle 6 eingefahren und nimmt die in Fig. 2 gezeigte Stellung ein. Die vorher beschriebe Last 10, die durch Pansch- und Reibungsarbeit des Flügels 5 erzeugt wurde, wird nicht mehr wirksam.
Die drehzahlabhängige wirkende Last 10 wird gemäß dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erzeugt, dass dem Zwischenraum 4, drehzahlabhängig von der Ausgleichswelle 6 bzw. der Antriebswelle 8, über den Zulauf 11 und dem Ablauf 12 Flüssigkeit 7 zu- bzw. abgeführt wird und der fest mit der Ausgleichswelle 6 verbundene Flügel 5 bei der Anwesenheit von Flüssigkeit 7 im Zwischenraum 4 eine entsprechende Panscharbeit leistet.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen genannten Einsatzgebiete beschränkt. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Lösung überall dort in Zahnradgetrieben einsetzbar, bei dem aufgrund von hoher Drehungleichförmigkeiten zwischen Antriebs- und Abtriebswelle ein Verzahnungsrasseln auftritt. Dabei kann die drehzahlabhängige Last 10 auch ein anderer beliebiger auf die Abtriebswelle wirkender Widerstand sein. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Masseteil
2 Gehäuse
3 Feder
4 Zwischenraum
5 Flügel
6 Ausgleichswelle
7 Flüssigkeit
8 Antriebswelle
9 Zahnradstufen
10 Last
11 Zulauf
12 Ablauf
13 Führung
F_F Federkraft
F_m Fliehkraft

Claims

1. Torrichtung zur Verringerung von Getriebegeräuschen, insbesondere des Verzahnungsrasselns beim Antrieb von Ausgleichswellen eines Massenausgleichsgetriebes von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass an einer als Ausgleichswelle (6) ausgebildeten Abtriebswelle im Leelaufbereich der Antriebswelle (8) drehzahlabhängig eine wirkende Last (10) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgleichswelle (6) oder ein Teil der Ausgleichswelle (6) in einem von der Ausgleichswelle (6) beabstandeten Gehäuse (2) angeordnet ist,
in dem Zwischenraum (4) zwischen Ausgleichswelle (6) und Gehäuse (2) eine Flüssigkeit (7), vorzugsweise Öl vorhanden ist,
die Ausgleichswelle (6) teilweise in die Flüssigkeit (7) gelagert ist, in der Ausgleichswelle (6) eine Aufnahme für einen radial beweglichen Flügel (5) angeordnet ist,
der radial bewegliche Flügel (5) mit einem in einer Führung (13) der Ausgleichswelle (6) beweglich angeordnetem federbelasteten Masseteil (1) derart verbunden ist, dass bei einer Drehbewegung der Ausgleichswelle (6) die Kraft (F_F) der Feder (3) entgegen der Fliehkraft (F_m)des radial beweglichen Flügels (5) und des Masseteils (1) wirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgleichswelle (6) oder ein Teil der Ausgleichswelle (6) in einem von der Ausgleichswelle (6) beabstandeten Gehäuse (2) angeordnet ist,
an dem Gehäuse (2) ein von der Drehzahl der Ausgleichswelle (6) oder der Antriebswelle (8) abhängig gesteuerter Zulauf (11) und Ablauf (12) für eine in den Zwischenraum (4) zwischen Ausgleichswelle (6) und Gehäuse (2) einzubringende und auszutragende Flüssigkeit (7), vorzugsweise Öl, angeordnet ist, wobei bei niedrigen Drehzahlen der Ausgleichswelle (6) bzw. der Antriebswelle (8) der Zulauf (11) geöffnet und der Ablauf (12) geschlossen und bei höheren Drehzahlen der Ablauf (12) geöffnet und der Zulauf (11) geschlossen ist,
an der Ausgleichswelle (6) wenigstens ein Flügel (5) fest angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswelle (6) eine Abtriebswelle einer Zahnradgetriebestufe ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drehzahlabhängig wirkende Last (10) an der letzten angetriebenen Ausgleichswelle (6) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drehzahlabhängig wirkende Last (10) an allen angetriebenen Ausgleichswellen (6) angeordnet ist.