DE10161414A1

DE10161414A1 - Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10161414A1
Application number: DE10161414A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ullein; Bolko Schuseil; Jeff Hewitt
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-10
Also published as: US20030125145A1; JP2004144280A; KR20030048355A; US7220196B2

Abstract

Bei einem Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor, mit einem treibenden Rad (2) und einem angetriebenen Rad (3) sowie mit einer diese Räder (2, 3) miteinander verbindenden, endlos umlaufenden Kette (1), einem auf das Leertrum (7) der Kette (1) einwirkenden Kettenspanner (9) und einer zusätzlichen Spannvorrichtung (12), die von einer Feder (13) beaufschlagt und, auf das Zugtrum (6) der Kette (1) einwirkend, schwenkbar angeordnet ist, ist erfindungsgemäß ein weiteres angetriebenes Rad (4) in das Zugtrum (6) des Kettentriebes eingebaut, welches als Antriebsrad einer drehbar gelagerten Ausgleichswelle für den Ausgleich von im Betrieb des Verbrennungsmotors auftretenden Kräften und Momenten verwendet ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor, mit einem treibenden Rad und einem angetriebenen Rad, sowie mit einer diese Räder miteinander verbindenden, endlos umlaufenden Kette, einem auf das Leertrum der Kette einwirkenden Kettenspanner und einer zusätzlichen Spannvorrichtung, die von einer Feder beaufschlagt und, auf das Zugtrum der Kette einwirkend, verlagerbar (schwenkbar, linear verschiebbar oder elastisch durchbiegbar) angeordnet ist.

Hintergrund der Erfindung

Konventionelle Kettentriebssysteme für Verbrennungsmotoren arbeiten üblicherweise mit starren Führungsschienen. Die in der Kette auftretenden Spannungen eines solchen Systems werden häufig mit einem Kettenspanner, der in der Regel im Leertrum der Kette angeordnet ist, abgestimmt. Das Verhalten des Kettentriebes ist damit jedoch nur begrenzt beeinflußbar. So zeigt sich in vielen Fällen, daß die für die Beanspruchung der Kette maßgebliche Zugtrumkraft mit Hilfe des Kettenspanners nur begrenzt beeinflußt werden kann.
Aus dem Dokument DE 908 694 ist ein Kettentrieb der eingangs genannten Art bekannt, der außer einem Kettenspanner im Leertrum bereits eine zusätzliche Spannvorrichtung im Zugtrum der Kette enthalten kann. Hier läuft die Kette jedoch nur über zwei Kettenräder, von denen eines das treibende Rad und das andere das angetriebene Rad ist. Um ein Schlagen der Kette möglichst geräuschlos und ohne Auftreten von Reibungskräften zu verhindern, wird vorgeschlagen, auf ein Spannband des Kettenspanners Profilgummi od. dgl. aufzuvulkanisieren. Über weitere Maßnahmen, insbesondere für eine Verringerung der Zugtrumkraft, die für die Kettenbeanspruchung maßgebend ist, sind diesem Dokument Angaben nicht zu entnehmen.
Die im Betrieb von Verbrennungsmotoren auftretenden Anregungen, wie die Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle und Eigenschwingungen von angetriebenen Wellen, rufen in der Regel einen stark pulsierenden Verlauf der Kettenkraft hervor. Diese schwankt ständig zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert. Der Minimalwert liegt in den meisten Fällen bei Null, während der Maximalwert häufig eine für eine sehr kurze Zeitspanne auftretende hohe Kraft ist, also "peakförmig" auftritt. Dieser hohe Wert der Kraft bestimmt die Beanspruchung der Kettentriebskomponenten.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kettentrieb zu schaffen, in welchem die kurzzeitig auftretenden hohen Kräfte oder Spitzenkräfte deutlich herabgesetzt sind, so daß die Beanspruchung aller Kettentriebskomponenten reduziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein weiteres angetriebenes Rad in das Zugtrum des Kettentriebes eingebaut ist, welches als Antriebsrad einer drehbar gelagerten Ausgleichswelle für den Ausgleich von im Betrieb des Verbrennungsmotors auftretenden freien Kräften und Momenten verwendet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Kettentrieb werden die auftretenden Spitzenlasten im Zugtrum der Kette über die Nachgiebigkeit der zusätzlichen, von der Feder beaufschlagten Spannvorrichtung stark abgesenkt, die schwenkbar angeordnet sowie federnd abgestützt und damit als elastische Zugtrumschiene ausgeführt ist.
Wie sich in Versuchen gezeigt hat, wird mit der gefederten Schiene eine erhebliche Kraftreduzierung erreicht, so daß die nunmehr auftretenden Kräfte nur noch eine Größenordnung von 50% bisheriger Kräfte aufweisen. Durch die geringeren Kräfte werden eine geringere Reibung, ein geringerer Verschleiß und damit eine höhere Lebensdauer des Kettentriebes erzielt.
Das treibende Rad des Kettentriebes ist mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Aufgrund der relativ starren Kopplung der Kurbelwelle mit der Ausgleichswelle über die Kette wird die Ungleichförmigkeit der Kurbelwelle weitgehend auf die Ausgleichswelle übertragen, was zu hohen Kettenkräften führt. Durch das Einbringen der zusätzlichen Elastizität in den Kettentrieb infolge der gefederten Schiene der zusätzlichen Spannvorrichtung werden die hohen Kettenkräfte reduziert. Die Ausgleichswelle läuft dabei mit einer im wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeit um. Die für die Relativverdrehung zwischen der Ausgleichswelle und der Kurbelwelle notwendige Kettenlänge wird durch Einfedern der federnd abgestützten Zugtrumschiene bereitgestellt. Im Leertrum übernimmt diese Funktion der Kettenspanner. Der Ausgleich der durch Verschleiß und durch Wärmedehnung bedingten Kettenlängung erfolgt dabei weiterhin über den Kettenspanner.
Die Art der freien Kräfte und Momente eines Verbrennungsmotors hängt vom Motortyp (von der Zylinderzahl und deren Anordnung) ab. Da z. B. bei einem 4- Zylinder-Motor die freien Kräfte und Momente, die ausgeglichen werden sollen, ausschließlich in der zweiten Motorordnung auftreten, muß sich bei diesem Motortyp die Ausgleichswelle mit doppelter Motordrehzahl drehen. Das wird durch eine entsprechende Wahl und Abstimmung der Durchmesser bzw. der Zähnezahlen des mit der Kurbelwelle verbundenen treibenden Rades und des mit der Ausgleichswelle verbundenen weiteren angetriebenen Rades erreicht.
Das hohe Trägheitsmoment der Ausgleichswelle infolge von deren gewählter Masse und konstruktiver Ausbildung ist an sich eine unangenehme Nebenerscheinung. Diese ist aber aufgrund der Größe der Kräfte, die hier erzeugt werden sollen, um den freien Motor-Kräften und -Momenten entgegenzuwirken, nicht vermeidbar.

Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt, welche schematisch einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor zeigt. Dieser wird wie folgt näher beschrieben:
Eine endlos umlaufende Kette 1 steht mit einem treibenden Rad 2, einem angetriebenen Rad 3 und einem weiteren angetriebenen Rad 4 im Eingriff und umschlingt jedes dieser Räder auf einem Teil seines Umfangs. Das treibende Rad 2 ist an der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors koaxial befestigt, während das angetriebene Rad 3 mit einem Hilfsaggregat des Motors, z. B. einer Ölpumpe, oder mit einer Ausgleichswelle, verbunden ist. Das weitere angetriebene Rad 4 ist an einer Ausgleichswelle des Motors koaxial befestigt.
Das treibende Rad 2 dreht sich während des Betriebes des Verbrennungsmotors in Richtung des Drehrichtungspfeiles 5. Es zieht die Kette 1 von dem angetriebenen Rad 3 über das weitere angetriebene Rad 4 zu sich hin, so daß der hier befindliche Längenabschnitt der Kette 1 deren Zugtrum 6 ist. Demgegenüber ist der Längenabschnitt der Kette 1, welcher von dem treibenden Rad 2 unmittelbar zu dem angetriebenen Rad 3 führt, das Leertrum 7 der Kette 1. Auf diesen Abschnitt wirkt ein beweglicher Spannschuh 8 eines Kettenspanners 9 ein, der für den Ausgleich der durch Verschleiß und durch Wärmedehnung bedingten Kettenlängung vorgesehen ist.
In dem Bereich des Zugtrums 6, der sich zwischen dem ersten angetriebenen Rad 3 und dem weiteren angetriebenen Rad 4 befindet, ist die Kette 1 in einer fest angeordneten Führungsschiene 10 in ihrer Bewegungsrichtung geführt. In dem weiteren Bereich des Zugtrums 6, der sich zwischen dem treibenden Rad 2 und dem weiteren angetriebenen Rad 4 befindet, wirkt auf die Kette 1 eine schwenkbar angeordnete Führungsschiene 11 einer zu dem Kettenspanner 9 zusätzlichen Spannvorrichtung 12 des Kettentriebes ein. Die schwenkbare Führungsschiene 11 ist an einer Feder 13 elastisch abgestützt. Die so aufgebaute zusätzliche Spannvorrichtung 12 ermöglicht es, die für die Relativverdrehung zwischen der Ausgleichswelle und der Kurbelwelle notwendige Kettenlänge bereitzustellen und die in der Kette 1 auftretenden Spitzenlasten zu reduzieren. Bezugszahlenliste 1 Kette
2 treibendes Rad
3 angetriebenes Rad
4 angetriebenes Rad
5 Drehrichtungspfeil
6 Zugtrum
7 Leertrum
8 Spannschuh
9 Kettenspanner
10 feste Führungsschiene
11 schwenkbare Führungsschiene
12 Spannvorrichtung
13 Feder

Claims

1. Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor, mit einem treibenden Rad (2) und einem angetriebenen Rad (3), sowie mit einer diese Räder (2, 3) miteinander verbindenden, endlos umlaufenden Kette (1), einem auf das Leertrum (7) der Kette (1) einwirkenden Kettenspanner (9) und einer zusätzlichen Spannvorrichtung (12), die von einer Feder (13) beaufschlagt und, auf das Zugtrum (6) der Kette (1) einwirkend, verlagerbar (schwenkbar, linear verschiebbar oder elastisch durchbiegbar) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres angetriebenes Rad (4) in das Zugtrum (6) des Kettentriebes eingebaut ist, welches als Antriebsrad einer drehbar gelagerten Ausgleichswelle für den Ausgleich von im Betrieb des Verbrennungsmotors auftretenden freien Kräften und Momenten verwendet ist.

2. Kettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Kette (1) einwirkende zusätzliche Spannvorrichtung (12) eine verlagerbar angeordnete Führungsschiene (11) aufweist.

3. Kettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Kette (1) einwirkende zusätzliche Spannvorrichtung (12) zwischen dem treibenden Rad (2) und dem mit der Ausgleichswelle verbundenen, weiteren angetriebenen Rad (4) angeordnet ist.

4. Kettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten angetriebenen Rad (3) und dem mit der Ausgleichswelle verbundenen, weiteren angetriebenen Rad (4) eine Führungsschiene (10) für die Kette (1) fest angeordnet ist.