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Die
Erfindung betrifft das Kettenzahnrad eines eine Steuerkette aufweisenden
Kettentriebes gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Die
Bemühungen
die Geräuschentwicklung beim
Betrieb einer Brennkraftmaschine zu reduzieren sind soweit vorangeschritten,
dass die Hauptquelle der Geräuschentwicklung
nicht mehr der Verbrennungsvorgang selbst ist, sondern dass die
Geräuschentwicklung
im Wesentlichen von Anbauteilen der Brennkraftmaschine verursacht
wird. Eine wesentliche Geräuschquelle
bilden dabei Kettentriebe, die in der Regel die Kurbelwelle mit
den Nockenwellen der Brennkraftmaschine verbinden. Zudem werden
Kettentriebe beispielsweise zum Antrieb einer Schmiermittelpumpe
oder von Ausgleichswellen verwendet.
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Eine
Steuerkette besteht im Wesentlichen aus Hülsen oder Rollen sowie inneren
und äußeren Laschen,
die über
Bolzen miteinander verbunden sind. Die wesentliche Geräuschentwicklung
entsteht, wenn die Rollen beim Betrieb eines Kettentriebes auf einem
Kettenzahnrad zur Auflage kommen.
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Die
resultierende Geräuschentwicklung
setzt sich aus den sich direkt ausbreitenden Schallwellen sowie
aus mechanischen Druckwellen zusammen, die sich über das Gehäuse der Brennkraftmaschine ausbreiten.
Dabei bilden Hohlräume
der Brennkraftmaschine Resonanzkörper,
durch welche die mechanischen Druckwellen verstärkt und als Schallwellen an
die Umgebung abgegeben werden.
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Um
die Ausbreitung mechanischer Druckwellen zu begrenzen ist beispielsweise
aus der Druckschrift
DE
199 29 667 C1 bekannt seitlich des Zahnkranzes Dämpfungsringe
aus einem elastisch verformbaren Material vorzusehen.
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Der
Nachteil derartiger Dämpfungsringe
besteht darin, dass das elastische Material den extrem hohen einwirkenden
Kräften
nicht lange widerstehen kann, so dass die benötigte Lebensdauer nicht zu
erreichen ist.
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Aus
der
DE 43 20 272 A1 ist
eine Führungseinrichtung
bekannt, bei der ein ölgedämpfter Gleitkörper als
Dämpfungsring
ausgebildet ist.
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Aus
der Druckschrift
DE
199 61 046 A1 ist ein gedämpftes Kettenzahnrad eines
Kettentriebes bekannt, bei dem beidseitig des Kettenzahnrades Dämpfungsringe
angeordnet sind, wobei zwischen dem Kettenzahnrad und dem Dämpfungsring
ein umlaufender Ölspalt
vorhanden ist.
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Der
Nachteil des Kettenzahnrades besteht darin, dass die Dämpfung des
Dämpfungsringes durch
das Motoröl
der Brennkraftmaschine vorgegeben ist und nicht an die Erfordernisse
der Brennkraftmaschine angepasst werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Kettenzahnrad
eines eine Steuerkette aufweisenden Kettentriebes gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem die Dämpfung an die speziellen Erfordernisse
des Kettentriebes angepasst werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach in dem Kettenzahnrad
mindestens eine in der Nut beginnende und in der Nut endende Führung ausgebildet
ist. In dieser mindestens einen Führung ist eine Flügelzelle
angeordnet, die das Volumen zwischen dem Fliehring und der Nut in
Segmente unterteilt. Vorteilhaft können in zwei Bohrungen zwei
Flügelzellen
angeordnet werden, wodurch das Volumen zwischen dem Fliehring und
der Flügelzelle
in vier Segmente unterteilt wird.
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Bei
dem Betrieb des Kettentriebes beispielsweise als Primärtrieb einer
Brennkraftmaschine wird der Fliehring durch die wirkenden Fliehkräfte versuchen
sich zentrisch zum Kettenzahnrad auszurichten. Durch die nur ein
Winkelsegment des Kettenzahnrades bedeckende Steuerkette wird der
Fliehring in eine Position radial zur Drehachse des Kettenzahnrades
verschoben. Das Verschieben des in der Nut einsitzenden Fliehrings
erfolgt dabei kontinuierlich durch jede auf das Kettenzahnrad auflaufende Lasche
der Steuerkette.
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Bei
der Drehung des Kettenrades verändert sich
das Volumen der durch die Flügelzelle
zwischen dem Fliehring und der Nut gebildeten Segmente, wodurch
ein sich in diesem Volumen befindliches Medium verdrängt werden
muss. Das Verdrängen
des Mediums bewirkt eine starke Dämpfung der auf das Kettenzahnrad
auflaufenden Steuerkette.
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Dabei
ist vorgesehen, dass die Nut als Medium mit einer Dämpfungsflüssigkeit
gefüllt
ist. Durch die Flügelzelle
wird der Fluss der Dämpfungsflüssigkeit
innerhalb des Fliehrings behindert, wodurch die Dämpfung erhöht wird.
Bei einer Brennkraftmaschine wird als Dämpfungsflüssigkeit das Schmiermittel
der Brennkraftmaschine verwendet, wobei die Nut des Kettenzahnrades
mit dem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine verbunden
ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die von Nut zu Nut verlaufende mindestens eine Führung als
Bohrung ausgebildet ist. Zudem ist vorgesehen, dass die Führung die
Drehachse des Kettenrades schneidet. Durch die in dieser Bohrung
angeordnete Flügelzelle
wird der Fluss des Dämpfungsmittels
innerhalb des Fliehrings behindert, wodurch sich die Dämpfung erhöht.
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Um
die Dämpfung
an die speziellen Erfordernisse eines Kettentriebes anzupassen können in
das Kettenzahnrad oder in der Flügelzelle
Kanäle
eingebracht werden, durch welche die Dämpfungsflüssigkeit von einem Segment
in ein benachbartes Segment strömen
kann. Durch diese Kanäle
kann die dämpfende
Wirkung der Flügelzelle
wieder reduziert werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Bodenfläche der
Nut von einem Stützring
gebildet wird, der die Bewegung des Fliehrings begrenzt.
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Der
Fliehring ist vorteilhaft aus einem Material gefertigt, welches
sich elastisch verformen kann. Dies kann beispielsweise eine spezielle
Metalllegierung sein oder auch ein Kunststoffmaterial.
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In
einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Fliehring größer als
der Fußkreis
der Zähne
des Kettenzahnrades ausgebildet ist.
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Durch
das erfindungsgemäße Kettenzahnrad
eines eine Steuerkette aufweisenden Kettentriebes kann die Dämpfung des
Fliehringes an die Anforderungen der Brennkraftmaschine angepasst
werden.
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Im
Folgenden ist das erfindungsgemäße Kettenzahnrad
eines eine Steuerkette aufweisenden Kettentriebes anhand von einem
Ausführungsbeispiel
im Zusammenhang mit einer Figur dargestellt und erläutert.
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Es
zeigt die:
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Figur
eine Seitenansicht eines Kettenrades mit einer auflaufenden Rollenkette.
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Bei
einer Brennkraftmaschine für
ein Kraftfahrzeug erfolgen die Verbindung zwischen dem Ventiltrieb
und der Kurbelwelle sowie der Antrieb von Nebenaggregaten wie Generator, Ölpumpe,
Ausgleichswellen und Wasserpumpe über auf Kettenrädern laufende
Rollenketten.
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Um
zu vermeiden, dass beim Betrieb der Brennkraftmaschine Schallwellen,
die hauptsächlich beim
Auftreffen der Rollen der Steuerkette auf das zwischen zwei Zähnen gelegene
Segment eines Kettenzahnrades entstehen, zu einer hohen Geräuschentwicklung
führen,
sind zu beiden Seiten des Kettenzahnrades Fliehringe angeordnet.
Durch die Fliehringe kommen zusätzlich
zu den Rollen auch die inneren und äußeren Laschen der Steuerkette
auf dem Kettenzahnrad zur Auflage. Die Fliehringe sind aus einem
elastischen und zugleich hochfesten Kunststoffmaterial gefertigt,
wodurch bereits eine Dämpfung
mechanischer Druckwellen erfolgt, und wodurch die Entstehung von
sich auf das Gehäuse der
Brennkraftmaschine übertragenden
Schallwellen reduziert wird.
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Das
Kettenzahnrad ist auf beiden Seiten unterhalb des Fußkreises
der Zähne
verbreitert ausgebildet. In diese verbreitert ausgebildeten Bereiche sind
tiefe, rechtecksförmige
Nuten eingefräst,
in welche die Fliehringe eingesetzt werden. Die Bodenfläche einer
Nut bildet einen Stützring,
der eine Tiefenbegrenzung für
den Fliehring darstellt.
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Die
Fliehringe weisen einen größeren Durchmesser
auf als der Fußkreis
der Zähne
des Kettenzahnrades. Die Tiefe der rechtecksförmigen Nuten ist größer als
die Dicke der Fliehringe. Der sich bildende Hohlraum in den Nuten
wird über
den Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine mit Schmieröl gefüllt, wodurch
die Dämpfung
des Kettenzahnrades und die Ausbreitung mechanischer Druckwellen
weiter reduziert werden. Die Versorgungen des von den Nuten gebildeten
Hohlraumes mit Schmieröl
erfolgt über
eine Bohrung in der Nockenwelle, auf dem das Kettenzahnrad montiert
ist.
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1 zeigt
die schematische Darstellung eines Kettenzahnrades 1 des
Kettentriebes, das auf einer Nockenwelle montiert ist, und bei dem
die Steuerkette aufliegt. Die Steuerkette umfasst das Kettenzahnrad 1 in
einem Winkelsegment von etwa 110 Grad.
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Beim
Betrieb des Kettentriebes kommen nicht nur die Rollen 6 der
Steuerkette auf den Zähnen 2 des
Kettenzahnrades 1 zur Auflage, sondern auch die inneren
Laschen 5 und äußeren Laschen 4 der Steuerkette
kommen auf dem Fliehring 7 zur Auflage. Die Fliehringe 7 weisen
einen größeren Durchmesser
auf als der Fußkreis 3 der
Zähne 2 des
Kettenzahnrades 1. Die durch die Drehung des Kettenzahnrades 1 entstehenden
Fliehkräfte
bewirken, dass sich die Fliehringe 7 zum Kettenzahnrad 1 zentrieren. Durch
die auflaufenden inneren Laschen 5 und äußeren Laschen 4 der
Steuerkette werden die Fliehringe 7 jedoch radial verschoben.
Dabei wird ein Teil des Impulses, der beim Aufsetzen von der Steuerkette auf
das Kettenzahnrad 1 übertragen
wird, von den Fliehringen 7 aufgenommen.
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Durch
das in den Nuten des Kettenzahnrades 1 stehende Schmieröl werden
die Einzelstöße der aufsetzenden
inneren Laschen 5 und äußeren Laschen 4 auf
die gesamte Seitenfläche
des Kettenzahnrades 1 verteilt, wodurch sich keine definierten Druckwellen über das
Kettenzahnrad 1 und die mit dem Kettenzahnrad 1 verbundene
Nockenwelle auf das Gehäuse
der Brennkraftmaschine übertragen können.
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Auf
beiden Seiten des Kettenzahnrades 1 ist mindestens eine
Bohrung eingebracht, die die Drehachse des Kettenzahnrades 1 schneidet,
und die auf dem Stützring 8 der
Nut beginnt und endet. In dieser Bohrung ist eine Flügelzelle 9 angeordnet,
deren Länge
dem Innendurchmesser der Fliehringe 7 entspricht. Beim
Betrieb des Kettentriebes wird die Flügelzelle 9 durch die
Fliehringe 7 in der Bohrung verschoben.
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Durch
die Flügelzelle 9 wird
der mit Schmieröl
gefüllte
Raum 10 in den Nuten des Kettenzahnrades 1 in
Segmente unterteilt, die bei der Drehung des Kettenzahnrades 1 ein
sich veränderndes
Volumen aufweisen. Durch das sich verändernde Volumen der Segmente
wird Schmieröl
von den kleiner werdenden Segmenten in die größer werdenden Segmente verschoben.
Dieses Verschieben des Schmieröls
erhöht
die dämpfende
Wirkung der Fliehringe 7 beträchtlich.
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Um
die Dämpfung
an die speziellen Erfordernisse eines Kettentriebes anzupassen können in
die seitliche Wandung der Nut des Kettenzahnrades oder in die Flügelzelle
Kanäle
eingebracht werden, durch welche das Schmieröl leichter an der Flügelzelle
vorbei, von einem Segment in ein benachbartes Segment, strömen kann.
Durch diese Kanäle
kann die dämpfende
Wirkung der Flügelzelle
wieder reduziert werden.
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Durch
das beschriebene Kettenzahnrad kann die Dämpfung des Fliehringes an die
speziellen Erfordernisse der Brennkraftmaschine angepasst werden,
wodurch die resultierende Geräuschentwicklung
des Kettentriebes stark reduziert wird.