DE102011017769A1

DE102011017769A1 - Kettentrieb, insbesondere für den Antrieb eines Ventils oder einer Einspritzpumpe

Info

Publication number: DE102011017769A1
Application number: DE102011017769A
Authority: DE
Inventors: Walter Reisinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2031-04-30
Also published as: DE102011017769B4

Abstract

Ein Kettentrieb, der insbesondere für den Antrieb eines Ventils oder einer Einspritzpumpe vorgesehen ist, umfasst ein antreibendes Kettenrad und wenigstens ein angetriebenes Kettenrad, eine die Kettenräder verbindende endlose Kette, wenigstens eine Schiene (10) zum Führen und/oder Spannen der Kette sowie eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen der Kette. Die Dämpfungseinrichtung weist einen Tilger auf, der unterhalb eines Abschnitts der Schiene (10) angeordnet ist, an dem die Kette im Betrieb des Kettentriebs anliegt, insbesondere unterhalb eines Gleitbelags (18).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb, insbesondere für den Antrieb eines Ventils oder einer Einspritzpumpe, mit einem antreibenden Kettenrad und wenigstens einem angetriebenen Kettenrad, einer die Kettenräder verbindenden endlosen Kette, wenigstens einer Schiene zum Führen oder Spannen der Kette sowie einer Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen der Kette.
Der Antrieb von Ventiltrieben und Einspritzpumpen erfolgt bei Verbrennungskraftmaschinen häufig über Kettentriebe mit Kettenrädern und Ketten. Bei solchen Kettentrieben ist meist am Zugtrum (gezogener Teil der Kette) eine Führungsschiene, am Leertrum (nicht gezogener Teil der Kette) eine Spannschiene im Einsatz.
Kettentriebe werden akustisch auffällig, wenn die Kette unerwünscht zu Schwingungen angeregt wird. Häufigste Ursache für solche Schwingungen ist der sogenannte Polygoneffekt, der auftritt, wenn das Antriebsrad formschlüssig in die Kette eingreift. Da die Kette auf dem Antriebsrad nicht kreisrund auf- und ablaufen kann, kommt es zu Abwinkelungen der Kette, sodass das Antriebsrad ein Polygon (Vieleck) bildet. Daraus resultieren Erregungen in Längs- und Querrichtung der Kette, die die Kette in Schwingungen versetzen. Diese Schwingungen werden als ”Kettenheulen” wahrgenommen.
Üblicherweise werden zur Beseitigung dieses Problems Ketten mit kleinerer Teilung, Kettenräder mit einer größeren Anzahl an Zähnen oder ganz andere Technologien wie etwa Zahnketten oder Zahnriemen eingesetzt. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass im Vergleich zu Kettentrieben Zahnketten sehr teuer sind und Zahnriemen nur eine begrenzte Lebensdauer haben.
In der EP 0 872 629 A1 ist ein gattungsgemäßer Kettentrieb für Nebenantriebe von Brennkraftmaschinen gezeigt. Zur Eliminierung des Polygoneffekts wird vorgeschlagen, eines der Kettenräder mit einem auf die Polygonfrequenz abgestimmten Radialtilger auszurüsten.
Die DE 103 16 607 A1 zeigt einen Kettentrieb, bei dem „Dämpfungsmittel” zur Dämpfung von triebangeregten Kettenschwingungen im Material eines Kettenrades integriert sind. Genauer gesagt hat das Kettenrad einen triebangepassten Elastizitätsmodul, der so gewählt ist, dass das triebangeregte Schwingungssystem aus Kettenrädern, Wellen mit angeschlossenen Bauteilen und Endloskette so verstimmt ist, dass nur reduzierte Kettenresonanzschwingungen auftreten.
Aus der DE 198 56 705 A1 ist ebenfalls ein gattungsgemäßer Kettentrieb mit Führungselementen am Leertrum bzw. am Zugtrum bekannt. Die beiden Führungselemente weisen in und gegen die Laufrichtung der Kette elastische Fortsetzungen auf, die keine Führungsaufgaben haben und nicht unmittelbar an der Kette anliegen. Beim Anlaufen bzw. Ablaufen der Kette schlagen die einzelnen Glieder der Kette wegen des Polygoneffekts gegen die elastischen Fortsetzungen der Führungselemente. Durch ihre Elastizität und durch die Trägheit ihrer Masse sollen die Fortsetzungen die durch das Anschlagen der Kettenglieder an die Führungselemente entstehenden Geräusche und Schwingungen dämpfen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige, effektive Möglichkeit aufzuzeigen, unerwünschte Kettenschwingungen bei einem Kettentrieb zu unterdrücken.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kettentrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kettentriebs sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Kettentrieb, der insbesondere für den Antrieb eines Ventils oder einer Einspritzpumpe vorgesehen ist, umfasst ein antreibendes Kettenrad und wenigstens ein angetriebenes Kettenrad, eine die Kettenräder verbindende endlose Kette, wenigstens eine Schiene zum Führen und/oder Spannen der Kette sowie eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen der Kette. Die Dämpfungseinrichtung weist einen Tilger auf, der unterhalb eines Abschnitts der Schiene angeordnet ist, an dem die Kette im Betrieb des Kettentriebs anliegt, insbesondere unterhalb eines Gleitbelags. ”Unterhalb” soll in diesem Zusammenhang ”auf der von der Kette abgewandten Seite” bedeuten.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung eines auf die problematische Frequenz (Eigenfrequenz) abgestimmten Tilgers die Kette soweit beruhigt werden kann, dass das Kettenheulen signifikant reduziert wird. Im Vergleich zu alternativen Technologien wie Zahnketten und Zahnriemen bleiben die Vorteile des Kettentriebs erhalten.
Die Schiene ist vorzugsweise eine am Zugtrum der Kette angeordnete Führungsschiene. Es hat sich nämlich gezeigt, dass Schwingungen der Kette mithilfe des erfindungsgemäßen Tilgers am besten am Zugtrum unterbunden werden können.
Bevorzugt weist die Schiene einen steifen Trägerabschnitt, insbesondere aus einem Polyamid-Werkstoff, und einen Gleitbelag auf, auf dem die Kette direkt aufliegt. Der Tilger ist dann zwischen dem Trägerabschnitt und dem Gleitbelag angeordnet.
Für die Auslegung des Tilgers als Feder-Masse-System ist eine Ausgestaltung vorteilhaft, gemäß der der Tilger wenigstens ein elastisches Element, insbesondere eine Elastomerschicht, und wenigstens eine an das elastische Element gekoppelte Tilgermasse aufweist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Tilger eine zwischen zwei Elastomerschichten eingebettete Tilgermasse auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Erfindung weist der Tilger mehrere Tilgermassen auf. Durch verschiedene Tilgermassen kann der Tilger auf mehrere unterschiedliche Frequenzen abgestimmt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Führungsschiene eines Kettentriebs nach dem Stand der Technik; und
2 eine Führungsschiene eines erfindungsgemäßen Kettentriebs.
In 1 ist eine herkömmliche Führungsschiene 10' für einen Kettentrieb gezeigt, wie er beispielsweise zum Antrieb von Ventiltrieben oder Einspritzpumpen eingesetzt wird. Die Führungsschiene 10' weist einen Grundkörper 12 mit zwei voneinander beabstandeten Lageröffnungen 14 auf. Auf einem Trägerabschnitt 16' des Grundkörpers 12 ist ein Gleitbelag 18 vorgesehen. Der Gleitbelag 18 kann als separates Teil auf den Trägerabschnitt 16' aufgesetzt und mit diesem verbunden sein, oder der Gleitbelag ist – wie hier gezeigt – aus demselben Material wie der Trägerabschnitt 16' und einstückig mit diesem gebildet.
Mithilfe von Stehbolzen oder dergleichen, die durch die Lageröffnungen 14 ragen, kann die Führungsschiene 10' fixiert werden, z. B. an einem Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine. Die Führungsschiene 10' dient zur Führung des Zugtrums einer endlosen Kette zwischen einem antreibenden und einem angetriebenen Kettenrad des Kettentriebs. Die Kette liegt dabei im Wesentlichen über die gesamte Länge des Trägerabschnitts 16' auf dem Gleitbelag 18 auf.
Die Führungsschiene 10' kann grundsätzlich auch zum Spannen der Kette eingesetzt werden. Üblich ist es jedoch, hierfür zusätzlich eine am Leertrum angreifende Spannschiene vorzusehen.
Die in 2 gezeigte Führungsschiene 10 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Führungsschiene 10' folgendermaßen. Der Trägerabschnitt 16 kann hier als separates Teil ausgeführt sein, das mit dem Grundkörper 12 fest verbunden ist. In jedem Fall ist unterhalb des Gleitbelags 18, an dem die Kette im Betrieb des Kettentriebs anliegt, ein Tilger angeordnet. Genauer gesagt sind zwischen dem Trägerabschnitt 16 und der von der Kette abgewandten Seite des Gleitbelags 18 eine auf dem Trägerabschnitt 16 aufliegende erste Elastomerschicht 20, wenigstens eine auf der ersten Elastomerschicht 20 aufliegende Tilgermasse 22 und eine auf der Tilgermasse 22 aufliegende zweite Elastomerschicht 24 angeordnet, welche wiederum am Gleitbelag 18 anliegt. Die erste und die zweite Elastomerschicht 20, 24 können selbst mehrschichtig sein.
Der Grundkörper 12 der Führungsschiene 10 ist aus einem Polyamid-Werkstoff gebildet. Insbesondere zwischen den beiden Lageröffnungen 14 ist der Trägerabschnitt 16 sehr steif. Der darauf angeordnete Tilger ist als Masse-Feder-System ausgelegt, wobei insbesondere die erste Elastomerschicht 20 als Feder dient.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei unterschiedlich schwere Tilgermassen 22 vorgesehen, die auf verschiedene Frequenzen möglicher Kettenschwingungen abgestimmt sind; grundsätzlich könnten es auch noch mehr sein.
Die Führungsschiene 10 kann im Kettentrieb zur Führung des Zugtrums oder zum Spannen des Leertrums eingesetzt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, zwei Führungsschienen 10 mit Tilger einzusetzen, eine als reine Führungsschiene für das Zugtrum und die andere als Spannschiene für das Leertrum.
Bezugszeichenliste

10, 10': Führungsschiene
12: Grundkörper
14: Lageröffnungen
16, 16': Trägerabschnitt
18: Gleitbelag
20: erste Elastomerschicht
22: Tilgermasse
24: zweite Elastomerschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0872629 A1 [0005]
DE 10316607 A1 [0006]
DE 19856705 A1 [0007]

Claims

Kettentrieb, insbesondere für den Antrieb eines Ventils oder einer Einspritzpumpe, mit einem antreibenden Kettenrad und wenigstens einem angetriebenen Kettenrad, einer die Kettenräder verbindenden endlosen Kette, wenigstens einer Schiene (10) zum Führen und/oder Spannen der Kette, sowie einer Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen der Kette, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung einen Tilger aufweist, der unterhalb eines Abschnitts der Schiene (10) angeordnet ist, an dem die Kette im Betrieb des Kettentriebs anliegt, insbesondere unterhalb eines Gleitbelags (18).
Kettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (10) eine am Zugtrum der Kette angeordnete Führungsschiene ist.
Kettentrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (10) einen steifen Trägerabschnitt (16), insbesondere aus einem Polyamid-Werkstoff, und einen Gleitbelag (18) aufweist, auf dem die Kette direkt aufliegt, wobei der Tilger zwischen dem Trägerabschnitt (16) und dem Gleitbelag (18) angeordnet ist.
Kettentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilger wenigstens ein elastisches Element, insbesondere eine Elastomerschicht (20, 24), und wenigstens eine an das elastische Element gekoppelte Tilgermasse (22) aufweist.
Kettentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilger eine zwischen zwei Elastomerschichten (20, 24) eingebettete Tilgermasse (22) aufweist.
Kettentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilger mehrere Tilgermassen (22) aufweist.