Problem: Vibrationer i drivlinan / drivaxeln. Fel geometri på drivlinan (felaktig motor/pinionvinkel).
Driveshaft Harmonics
Jim Clark, Hot Rod M.D. – Processen som kan användas för att åtgärda ett tillstånd som kallas för annullering av drivaxel/universalled, ofta kallad justering av pinionvinkel.
Denna process kan användas för att eliminera vibrationer och för tidigt slitage som orsakas av felaktig orientering och fasning av drivaxeln.
Detta tillstånd orsakas av att varje U-led som fungerar i en vinkel skapar en vibration. Den skapar denna vibration eftersom U-ledskorset roterar med axeln i en cirkulär rörelse samtidigt som det också rör sig framifrån och bakåt. Denna gungande fram och tillbaka rörelse när den roterar gör att korset i U-leden accelererar och bromsar.
Om man kan se detta som att det roterar runt en urtavla med korset som roterar moturs skulle det visa att U-leden när den befinner sig i ett horisontellt läge (klockan 3 till 9) rör sig i en cirkulär rörelse.
När okarmen vid klockan 3 rör sig moturs mot klockan 12 och tippar mot bakre delen av fordonet accelererar den.
Därefter bromsas den upp när den fortsätter moturs mot klockan 9 och gungar framåt igen och återgår till centrum. Nu accelererar återigen när den fortsätter att rotera moturs från klockan 9 till klockan 6 och gungar mot fordonets framsida.
Finnligt fullbordar den en rotation när den färdas moturs från klockan 6 till klockan 3 och saktar ner när den återvänder till centrum.
Eftersom U-leden är ansluten till drivaxeln och accelererar/avbromsar genom denna fullständiga rotation, ökar och saktar drivaxeln ner under varje varv. Detta skapar ett så kallat excitationsmoment.
För att upphäva detta excitationsmoment måste U-leden i andra änden av axeln rotera i en lika stor men motsatt vinkel i förhållande till U-leden längst fram. Genom att använda U-kopplingar i par och i fas, och vinkeln mellan drivaxeln och utrustningen i båda ändarna är densamma, tenderar accelerations- och retardationscyklerna att upphäva varandra.
Dessa U-kopplingsvinklar bör alltid vara minst 1 grad för att undvika slitage av oklagren.
När du bygger ett chassi och placerar drivlinjekomponenterna måste du orientera dem så att vinkeln mellan en linje som dras genom mitten av växellådan som går ut genom utväxlingsaxeln (A) och en linje som dras genom mitten av drivaxeln (B) är lika med, men motsatt, vinkeln mellan en linje som dras genom kugghjulsaxeln i den bakre differentialen (C) och linjen som dras genom mitten av drivaxeln (B).
Den medföljande ritningen illustrerar hur de linjer som dras genom transmissions- och kugghjulsaxlarna (A&C) är parallella med varandra, även om de inte ligger i samma plan.
U-ledens arbetsvinklar är generellt sett den vanligaste orsaken till drivlinervibrationer i fordon som har omarbetats. Vid omarbetning av ett chassi eller installation av en ny drivaxel i ett fordon finns det grundläggande regler som gäller för U-ledens arbetsvinklar som du bör följa.
- U-ledens arbetsvinklar i varje ände av axeln bör alltid vara minst 1 grad.
Om du ska uppnå annullering bör dessa U-ledens arbetsvinklar i varje ände av en drivaxel alltid vara lika (inom 1 grad), men motsatta varandra.
U-ledens arbetsvinklar bör inte vara större än 3 grader. Om de är det, se till att de inte överstiger de maximala rekommenderade vinklarna. - För att ställa in drivlinan måste du fastställa vinklarna för växellådans utgående axel, bakre ändans pinjonaxel och drivaxeln. Ett bra verktyg för att mäta dessa vinklar är en lutningsmätare. De kan fås ganska billigt från en lokal reservdelsbutik eller verktygsleverantör.
- Mät först vinkeln för transmissionens utgående axel. Den ska peka nedåt bakåt när fordonet sitter i åkhöjd på en plan yta. Minst 1 grad och helst inte mer än 3 grader nedåt.
Du kan ändra växelvinkeln genom att sätta in eller ta bort shims under det bakre växellådsfästet som visas på det här fotot…
Nästa steg är att mäta vinkeln på den bakre kugghjulsaxeln. Den ska peka uppåt mot framsidan när fordonet sitter i åkhöjd på en plan yta.
Minst 1 grad och helst inte mer än 3 grader uppåt. Du kan ändra den bakre rattens axelvinkel genom att sätta in eller ta bort kilformade underläggsbrickor under de bakre fjäderfästena eller genom att justera längden på de styrarmar som placerar bakdelen. Se fotot nedan…
Mät slutligen drivaxelvinkeln för att bekräfta att den är minst en grad nedåt från växellådans utgångsaxelvinkel och minst en grad uppåt från den bakre kugghjulsaxelns vinkel. Att uppnå dessa vinklar i förhållande till varandra kommer att upphäva vibrationerna…
Kontroll för att se om du har fått det rätt:
Om det inte uppstår några vibrationer under normala driftsförhållanden är vinklarna korrekta.
Om det uppstår vibrationer vid acceleration måste du lägga till mer förspänning av den nedåtgående pinionvinkeln. Om motsatsen inträffar, vibrationerna tenderar att minska eller försvinna under acceleration, måste du minska den nedåtriktade vinkelförspänningen.
Om vibrationerna ökar stadigt med drivaxelns hastighet (antingen vid acceleration eller inbromsning) är symtomet i första hand ett resultat av en obalans i drivaxeln eller en utväxling av oket. Ibland kan detta problem med okutgång förbättras genom att man roterar U-leden 180 grader i den bakre differentiella oken.
Drivaxelrelaterade vibrationer uppträder vanligen vid ungefärligt motorvarvtal i hög växel. Hjul/axelvibrationer uppstår vanligen vid 1/3 rd motorvarvtal eller drivaxelvarvtal på grund av differentialväxlingen.