Behebung und Vorbeugung von Vibrationen des Antriebsstrangs

Problem: Vibrationen des Antriebsstrangs / der Antriebswelle. Antriebsstranggeometrie falsch (falscher Motor-/Ritzelwinkel).

Driveshaft Harmonics

Jim Clark, Hot Rod M.D. – Der Prozess, der verwendet werden kann, um eine Bedingung zu beheben, die Antriebswelle/Universalgelenk-Aufhebung genannt wird, oft als Anpassung des Ritzelwinkels bezeichnet.

Dieses Verfahren kann verwendet werden, um die Vibrationen und den vorzeitigen Verschleiß zu beseitigen, die durch eine falsche Ausrichtung und Phasenlage der Antriebswelle verursacht werden.

Dieser Zustand wird verursacht, weil jedes U-Gelenk, das in einem Winkel arbeitet, eine Vibration erzeugt. Die Vibration entsteht, weil sich das U-Gelenkkreuz mit der Welle in einer kreisförmigen Bewegung dreht und sich dabei auch von vorne nach hinten bewegt. Diese hin- und herschaukelnde Bewegung während der Drehung bewirkt, dass das Kreuz im U-Gelenk beschleunigt und verlangsamt wird.

Wenn man dies als Drehung um das Zifferblatt einer Uhr betrachten könnte, bei der sich das Kreuz gegen den Uhrzeigersinn dreht, würde das U-Gelenk in einer horizontalen Position (3 bis 9 Uhr) eine Kreisbewegung ausführen.

Von der Stirnseite aus gesehen ist der Weg der Lagerschalen eine Ellipse, die sich sowohl vorwärts und rückwärts als auch um die Mittellinie der Welle dreht. Von der Seite betrachtet sieht der Weg der Lagerschalen wie eine schräge Linie aus, die hin und her schwingt und sich dabei um die Mittellinie der Welle dreht.

Wenn sich der Gabelarm bei 3 Uhr gegen den Uhrzeigersinn in Richtung 12 Uhr bewegt und zum Heck des Fahrzeugs kippt, beschleunigt er.

Dann verlangsamt er sich, während er sich weiter gegen den Uhrzeigersinn in Richtung 9 Uhr bewegt, während er wieder nach vorne schaukelt und zur Mitte zurückkehrt. Jetzt beschleunigt es wieder, während es sich weiter gegen den Uhrzeigersinn von 9 Uhr nach 6 Uhr dreht und zur Vorderseite des Fahrzeugs schaukelt.

Schließlich vollendet es eine Umdrehung, während es sich gegen den Uhrzeigersinn von 6 Uhr nach 3 Uhr bewegt und verlangsamt, während es zur Mitte zurückkehrt.

Da das U-Gelenk mit der Antriebswelle verbunden ist und während dieser vollen Umdrehung beschleunigt und abgebremst wird, beschleunigt und verlangsamt sich die Antriebswelle bei jeder Umdrehung. Dadurch entsteht ein so genanntes Erregungsdrehmoment.

Um dieses Erregungsdrehmoment aufzuheben, muss sich das U-Gelenk am anderen Ende der Welle in einem gleichen, aber entgegengesetzten Winkel zum vorderen U-Gelenk drehen. Wenn die U-Gelenke paarweise und phasengleich verwendet werden und der Winkel zwischen der Antriebswelle und den Geräten an beiden Enden gleich ist, heben sich die Beschleunigungs-/Verzögerungszyklen in der Regel gegenseitig auf.

Diese U-Gelenkwinkel sollten immer mindestens 1 Grad betragen, um den Verschleiß der Jochlager zu vermeiden.

Wenn Sie ein Fahrgestell bauen und die Komponenten des Antriebsstrangs positionieren, müssen Sie sie so ausrichten, dass der Winkel einer Linie, die durch die Mitte des Getriebes, das durch die Ausgangswelle (A) austritt, und einer Linie, die durch die Mitte der Antriebswelle (B) gezogen wird, gleich, aber entgegengesetzt zum Winkel einer Linie ist, die durch die Ritzelwelle im hinteren Differential (C) und die Linie, die durch die Mitte der Antriebswelle (B) gezogen wird, gezogen wird.

Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht, wie die durch die Getriebe- und Ritzelwelle (A&C) gezogenen Linien parallel zueinander verlaufen, wenn auch nicht in derselben Ebene.

Diese Zeichnung veranschaulicht die Beziehung, die zwischen den drei Hauptkomponenten des Antriebsstrangs hergestellt werden muss.

Die Betriebswinkel der U-Gelenke sind im Allgemeinen die häufigste Ursache für Vibrationen im Antriebsstrang von Fahrzeugen, die überarbeitet wurden. Bei der Überarbeitung eines Fahrgestells oder dem Einbau einer neuen Antriebswelle in ein Fahrzeug gibt es grundlegende Regeln, die für U-Gelenk-Betriebswinkel gelten und die Sie beachten sollten.

Die Arbeitswinkel der U-Gelenke an beiden Enden der Welle sollten immer mindestens 1 Grad betragen.
Wenn Sie eine Annullierung erreichen wollen, sollten die Arbeitswinkel der U-Gelenke an beiden Enden einer Antriebswelle immer gleich (innerhalb von 1 Grad), aber entgegengesetzt zueinander sein.
Die Arbeitswinkel der U-Gelenke sollten nicht größer als 3 Grad sein. Wenn dies der Fall ist, stellen Sie sicher, dass sie die maximal empfohlenen Winkel nicht überschreiten.
Um den Antriebsstrang einzurichten, müssen Sie die Winkel für die Getriebeausgangswelle, die Ritzelwelle am hinteren Ende und die Antriebswelle ermitteln. Ein gutes Werkzeug zum Messen dieser Winkel ist ein Neigungsmesser. Sie können recht preiswert in einem örtlichen Ersatzteilgeschäft oder bei einem Werkzeuglieferanten erworben werden.
Messen Sie zunächst den Winkel der Getriebeausgangswelle. Sie sollte nach hinten unten zeigen, wenn das Fahrzeug in Fahrhöhe auf einer ebenen Fläche steht. Mindestens 1 Grad und idealerweise nicht mehr als 3 Grad nach unten.

Sie können den Getriebewinkel ändern, indem Sie Unterlegscheiben unter der hinteren Getriebehalterung einfügen oder entfernen, wie auf diesem Foto gezeigt…

Der nächste Schritt ist das Messen des Winkels der hinteren Ritzelwelle. Er sollte nach vorne oben zeigen, wenn das Fahrzeug auf einer ebenen Fläche in Fahrhöhe steht.

Mindestens 1 Grad und idealerweise nicht mehr als 3 Grad nach oben. Sie können den Winkel der Ritzelwelle am hinteren Ende ändern, indem Sie keilförmige Unterlegscheiben unter den hinteren Federbefestigungen einfügen oder entfernen oder indem Sie die Länge der Querlenker, die das hintere Ende positionieren, anpassen. Siehe das Foto unten…

Messen Sie abschließend den Winkel der Antriebswelle, um zu bestätigen, dass er mindestens 1 Grad unter dem Winkel der Getriebeausgangswelle und mindestens 1 Grad über dem Winkel der hinteren Ritzelwelle liegt. Das Erreichen dieser Winkel in Relation zueinander wird die Vibrationen aufheben…

Überprüfen Sie, ob Sie es richtig gemacht haben:

Wenn es unter normalen Betriebsbedingungen keine Vibrationen gibt, dann sind die Winkel richtig.

Wenn es bei der Beschleunigung zu Vibrationen kommt, müssen Sie mehr Vorspannung für den Ritzelwinkel nach unten hinzufügen. Wenn das Gegenteil der Fall ist, d.h. die Vibrationen bei Beschleunigung eher abnehmen oder verschwinden, müssen Sie die Vorspannung des Ritzelwinkels nach unten verringern.

Wenn die Vibrationen mit der Geschwindigkeit der Antriebswelle (entweder beim Beschleunigen oder beim Abbremsen) stetig zunehmen, ist das Symptom in erster Linie auf eine Unwucht der Antriebswelle oder ein Unrundlaufen der Gabel zurückzuführen. Manchmal kann dieses Problem durch eine 180-Grad-Drehung des U-Gelenks in der hinteren Differentialgabel behoben werden.

Antriebswellenvibrationen treten in der Regel etwa bei Motordrehzahl im hohen Gang auf. Rad-/Achsvibrationen treten wegen des Differentialgetriebes meist bei 1/3 der Motordrehzahl oder der Antriebswellendrehzahl auf.

Free Press