Über Rasselschwingungen in Kfz-Schaltgetrieben

Übersicht

In Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge führen in allen Gängen diejenigen Schalträder und im Leerlauf oder im direkten Gang auch die Vorgelegewelle innerhalb ihrer Spiele Rasselschwingungen aus, die an der Momentenübertragung nicht beteiligt sind und damit wegen fehlender Verspannung klappern können. Als Erregung für diese durch Stöße verursachten Rasselschwingungen wirkt im wesentlichen die Drehungleichförmigkeit des Antriebsritzels und damit letztlich die zeitliche Schwankung des Motormoments in Verbindung mit der nichtlinearen Kupplungskennlinie.

In der vorliegenden Arbeit wird, ausgehend von einer Theorie mechanischer Systeme mit unstetigen Übergängen, ein Verfahren zur praxisnahen Berechnung dieser Rasselschwingungen vorgestellt. In einem Simulationsprogramm lassen Variationen der wesentlichen Parameter, wie etwa der Erregercharakteristik, der Zahn- und Lagerspiele, der Zahn- und Lagerdämpfung sowie der Schleppmomente, Rückschlüsse auf optimale Parameterkombinationen zu. Die leicht zu ermittelnden Energieverluste bei Stößen liefern einen groben Anhaltspunkt für die Rasselgeräusche. Das gewählte Modell entspricht den beobachteten physikalischen Phänomenen.

Summary

In gearboxes of motor vehicles all components not being shifted to transmit torque may be excited to perform clattering vibrations. This type of oscillations can be resolved in a more or less stochastic sequence of impacts taking place at the edges of the gear or bearing tolerances. The energy for this impulsive process comes from motor-engine vibrations in connection with a nonlinear behaviour of the clutch.

Based on an impulsive theory for multibody systems a method is presented to analyse these clattering vibrations. For optimizing the essential parameters of the system, i.e. excitation form, tolerances, damping, friction, a simulation program is developed. Clattering noise is assumed to be proportional to the energy losses due to impacts at the edges of the plays. Results compare well with practical experiences.