DE102012100129A1 - V belt for traction drive used in electromechanical power steering apparatus of motor car, has belt wheel that is intervened in recesses and projections which are spaced apart in longitudinal direction of belt main portion - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Keilriemen und einen einen solchen Keilriemen aufweisenden Zugmitteltrieb, insbesondere zur Verwendung in einer Servolenkung eines Kraftfahrzeugs. The invention relates to a V-belt and a belt drive having such a V-belt, in particular for use in a power steering system of a motor vehicle.
In Servolenkungen von Kraftfahrzeugen kommen Zugmittelgetriebe zum Einsatz, die die von einer Antriebsvorrichtung (bei einer elektromechanischen Servolenkung ein Elektromotor) erzeugte Unterstützungsleistung auf ein Lenkungsbauteil, insbesondere eine axial verschiebbare Zahnstange übertragen und übersetzen. Derartige Servolenkungen sind beispielsweise aus der
Dort kommen Zahnriemen als Zugmittel zum Einsatz, da diese sicher und insbesondere schlupffrei die teils erheblichen Drehmomente der Antriebsvorrichtung übertragen können. Ein wesentlicher Nachteil bei der Verwendung von Zahnriemen liegt in den unvorteilhaften akustischen Eigenschaften, die unter anderem aus dem periodischen Eingreifen der Zähne des Zahnriemens in die entsprechenden Vertiefungen der Riemenscheiben resultieren. There, timing belts are used as traction means, since they can safely and in particular slip-free transfer the sometimes considerable torques of the drive device. A major drawback to the use of timing belts resides in the unfavorable acoustic properties resulting inter alia from the periodic engagement of the teeth of the timing belt with the corresponding recesses of the pulleys.
Bekannt ist, diesen Nachteil zu verringern, indem schrägverzahnte Zahnriemen zum Einsatz kommen, bei denen der Winkel zwischen der Längserstreckung der Zähne und der Längsrichtung des Riemens nicht – wie bei geradverzahnten Zahnriemen – 90° beträgt. Dadurch erfolgt der Zahneingriff nicht gleichzeitig über die gesamte Längserstreckung der einzelnen Zähne, sondern kontinuierlich über einen längeren Zeitraum. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Geräuschverhalten des Riementriebs aus (vgl.
Eine weitere Verbesserung der akustischen Eigenschaften eines bei einer elektromechanischen Servolenkung eingesetzten Zahnriementriebs soll sich gemäß der
Und aus der
Grundsätzlicher Vorteil dieser alternativen Riemenarten ist das gegenüber Zahnriemen bessere akustische Verhalten. Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch, dass die Drehmomentübertragung mittels dieser alternativen Riemenarten rein kraftschlüssig und somit schlupfbehaftet erfolgt. Ein solcher Schlupf ist bei einem Zugmittelgetriebe einer Servolenkung nicht zulässig, da dieser die Dosierbarkeit der Lenkkraftunterstützung durch die Antriebsvorrichtung der Servolenkung negativ beeinflusst. Eine praktische Umsetzung einer Servolenkung mit einem kraftschlüssig wirkenden Zugmittelgetriebe ist daher noch nicht erfolgt. The fundamental advantage of these alternative belt types is the better acoustic behavior compared to toothed belts. A major disadvantage, however, is that the torque transmission by means of these alternative types of belt is purely non-positively and thus subject to slip. Such a slip is not permitted in a traction mechanism of a power steering, since this adversely affects the metering of the power steering by the drive device of the power steering. A practical implementation of a power steering with a frictionally acting traction mechanism is therefore not yet done.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere zur Verwendung in einer (insbesondere elektromechanischen) Servolenkung vorgesehenen Zugmitteltrieb weiter zu verbessern. Insbesondere sollte sich der Zugmitteltrieb durch ein vorteilhaftes akustisches Verhalten auszeichnen, ohne die Nachteile, die mit einem Einsatz klassischer kraftschlüssig wirkender Zugmittel einhergehen würden, in Kauf nehmen zu müssen. On the basis of this prior art, the object of the invention was to further improve a traction mechanism drive provided in particular for use in a (in particular electromechanical) power steering system. In particular, the traction mechanism should be characterized by an advantageous acoustic behavior, without having to accept the disadvantages that would be associated with the use of classic non-positively acting traction means.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the respective dependent claims and will become apparent from the following description of the invention.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das akustische Verhalten eines in einer Servolenkung eingesetzten Zugmitteltriebs dadurch zu verbessern, dass ein in seiner Grundform einem Keilriemen entsprechendes Zugmittel zum Einsatz kommt, bei dem ungewollter Schlupf zwischen dem Zugmittel und den Riemenrädern durch zusätzliche, formschlüssig wirkende Verbindungsmittel zwischen Zugmittel und Riemenrad vermieden wird. The invention is based on the idea to improve the acoustic behavior of a traction mechanism used in a power steering system in that a traction means corresponding in its basic form to a V-belt is used in the unwanted slip between the traction means and the pulleys by additional, positively acting connection means between Traction means and pulley is avoided.
Durch die Kombination eines in seiner Grundform einem Keilriemen entsprechenden und somit mit gegenüber einem Flachriemen deutlich besseren Kraftübertragungseigenschaften aufweisenden Zugmittels mit formschlüssig wirkenden Verbindungsmitteln, die im Wesentlichen lediglich dazu vorgesehen sind, einen Schlupf des Riemens zu verhindern, dabei jedoch keine großen Kräfte übertragen müssen, besteht die Möglichkeit, diese Verbindungsmittel hinsichtlich eines geräuscharmen Eingriffs optimal auszulegen. Es kann somit erfindungsgemäß ein Keilriemen geschaffen werden, der die Vorteile eines Zahnriemens mit denen eines rein kraftschlüssig wirkenden Zugmittels verbindet. By the combination of a in his basic form a V-belt and thus with respect to a flat belt significantly better power transmission having traction means with positively acting connection means which are essentially only intended to prevent slippage of the belt, but do not have to transmit large forces exists the ability to optimally interpret these connecting means with respect to a low-noise engagement. It can thus be created according to the invention a V-belt, which combines the advantages of a toothed belt with those of a purely non-positively acting traction means.
Einen weiteren positiven Effekt auf das Geräuschverhalten des Riemens bzw. des Zugmitteltriebs ergibt sich durch die Möglichkeit, die Anzahl der formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel gegenüber der Anzahl der Zähne eines konventionellen Zahnriemens zu reduzieren. Dadurch können temporäre Erhöhungen der Geräuschemissionen, die sich aufgrund einer temporären Identität der Frequenzen von Zahneingriffsanordnung und Trumschwingungen einstellen, vermieden oder zumindest in ihrer Anzahl über dem Drehzahlbereich der Antriebsvorrichtung verringert werden. Another positive effect on the noise behavior of the belt or the traction mechanism is obtained by the possibility of reducing the number of positively acting connection means with respect to the number of teeth of a conventional toothed belt. This can cause temporary increases in noise emissions, due to a temporary identity of the frequencies set by meshing arrangement and Trumschwingungen avoided or at least reduced in number over the speed range of the drive device.
Ein Keilriemen für einen Zugmitteltrieb, der einen Grundkörper mit zumindest einer (im Querschnitt vorzugsweise trapezförmigen) Keilrippe ausbildet, ist demnach erfindungsgemäß durch eine Mehrzahl von in Längsrichtung des Keilriemens beabstandet angeordneten Vorsprüngen und/oder Vertiefungen gekennzeichnet, die für einen Eingriff in Vertiefungen und/oder Vorsprünge eines Riemenrads ausgebildet sind. A V-belt for a traction mechanism, which forms a base body with at least one (preferably trapezoidal in cross-section) V-rib, is accordingly characterized according to the invention by a plurality of spaced apart in the longitudinal direction of the V-belt projections and / or depressions, which are suitable for engagement in depressions and / or Projections of a pulley are formed.
Ein erfindungsgemäßer Zugmitteltrieb umfasst neben einem erfindungsgemäßen Keilriemen zumindest ein Riemenrad, das entsprechende Vertiefungen und/oder Vorsprünge für einen formschlüssigen Eingriff mit den Vorsprüngen und/oder Vertiefungen des Keilriemens aufweist. An inventive traction drive comprises, in addition to a V-belt according to the invention, at least one pulley having corresponding indentations and / or projections for a positive engagement with the projections and / or recesses of the V-belt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Keilriemens sieht vor, dass zumindest einige, vorzugsweise alle Vorsprünge und/oder Vertiefungen (zumindest teilweise, dann besonders bevorzugt der in Laufrichtung des Keilriemens zuerst mit dem Riemenrad in Kontakt kommende Abschnitt) in Längsrichtung des Keilriemens gegenüber der Senkrechten zur Riemenebene (des flachen Riemens) geneigt verlaufen. Besonders bevorzugt können diese bogenförmig und insbesondere teilkreisförmig verlaufen. Durch eine solche Ausgestaltung der Vorsprünge und/oder Vertiefungen kann ein besonders „sanftes“ Eingreifen von Vorsprüngen und Vertiefungen erreicht und im Ergebnis das akustische Verhalten des erfindungsgemäßen Keilriemens weiter verbessert werden. A preferred embodiment of the V-belt according to the invention provides that at least some, preferably all projections and / or depressions (at least partially, then particularly preferably in the running direction of the V-belt first coming into contact with the pulley section) in the longitudinal direction of the V-belt with respect to the perpendicular to the belt plane (flat belt) inclined. Particularly preferably, these may extend in an arcuate and in particular part-circular manner. By such a configuration of the projections and / or depressions, a particularly "gentle" engagement of projections and recesses can be achieved and, as a result, the acoustic behavior of the V-belt according to the invention can be further improved.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Keilriemens kann vorgesehen sein, dass die Abstände zwischen benachbarten Vorsprüngen und/oder Vertiefungen nicht stets identisch sind. Die Abstände können demnach variieren, wobei über den Verlauf des Keilriemens gesehen auch identische Abstände vorgesehen sein können. Durch eine solche „asymmetrische“ Anordnung der Vorsprünge und/oder Vertiefungen kann ebenfalls eine weitere Verbesserung der akustischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Keilriemens erreicht werden, da dadurch eine gewisse Nichtperiodizität hinsichtlich des Eingriffs der Vorsprünge in die Vertiefungen erreicht wird. In a further preferred embodiment of the V-belt according to the invention can be provided that the distances between adjacent projections and / or recesses are not always identical. The distances can therefore vary, and seen over the course of the V-belt also identical distances can be provided. By such an "asymmetric" arrangement of the projections and / or depressions can also be achieved a further improvement of the acoustic properties of the belt according to the invention, as a certain non-periodicity is achieved with respect to the engagement of the projections in the wells.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Keilriemen hinsichtlich seiner Grundform als Poly-V-Riemen ausgebildet ist, d.h. eine Mehrzahl (z.B. zwei, drei, vier, fünf, etc.) von in Längsrichtung des Keilriemens parallel verlaufenden Keilrippen ausbildet. Eine solche Ausgestaltung zeichnet sich durch eine große Kontaktfläche zwischen Keilriemen und Riemenrad und folglich durch eine hohe (auf Kraftschluss beruhende) Kraftübertragung aus. Preferably, it may be provided that the V-belt is formed in its basic form as a poly-V belt, i. forming a plurality (e.g., two, three, four, five, etc.) of V-ribs parallel in the longitudinal direction of the V-belt. Such a configuration is characterized by a large contact surface between V-belt and pulley and consequently by a high (based on adhesion) power transmission.
Bei einem solchen in seiner Grundform als Poly-V-Riemen ausgebildeten erfindungsgemäßen Keilriemen kann vorgesehen sein, die Vorsprünge und/oder Vertiefungen in zumindest einem, vorzugsweise in allen von benachbarten Keilrippen ausgebildeten Tälern anzuordnen. In such a V-belt according to the invention designed in its basic form as a poly-V belt can be provided to arrange the projections and / or depressions in at least one, preferably in all formed by adjacent V-ribs valleys.
Eine weiterhin bevorzugte Möglichkeit der Anordnung der Vorsprünge und/oder Vertiefungen kann vorsehen, diese als lokal verändertes Dach von zumindest einer, vorzugsweise mehreren und besonders bevorzugt allen Keilrippen auszubilden. A further preferred possibility of arranging the projections and / or depressions may provide for them to be designed as a locally modified roof of at least one, preferably a plurality of and particularly preferably all V-ribs.
Auch kann vorgesehen sein, die Vorsprünge und/oder Vertiefungen seitlich an dem Keilriemen vorzusehen, d.h. an einer Seitenfläche des Grundkörpers des Keilriemens anzuordnen. It may also be provided to provide the projections and / or depressions laterally on the V-belt, i. to arrange on a side surface of the main body of the V-belt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings.
In den Zeichnungen zeigt: In the drawings shows:
Die
Die drei Ausführungsformen für erfindungsgemäße Keilriemen
Bei der Ausführungsform gemäß den
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, die Vorsprünge
Bei der in den
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, die Vertiefungen bei der Ausführungsform gemäß den
Die in den
Die Vorsprünge
Die dargestellten Keilriemen sind für den Einsatz in einem Zugmitteltrieb mit zumindest einem und in der Regel zwei, durch unterschiedliche Durchmesser gekennzeichnete Riemenräder vorgesehen, die zu den Vorsprüngen der Keilriemen komplementäre Vertiefungen aufweisen, um die erfindungsgemäß vorgesehene formschlüssige Verbindung zwischen Keilriemen und Riemenrad herzustellen, wodurch bei weiterhin geräuscharmem Betrieb Schlupf zwischen Keilriemen und Riemenrad vermieden werden kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, diesen erfindungsgemäßen Zugmitteltrieb in einer (vorzugsweise elektromechanischen) Servolenkung zur Übertragung einer Antriebsleistung von einem Antriebsmotor zu einem beweglichen Lenkerteil zu verwenden. Eine solche elektromechanische Servolenkung ist beispielsweise in der
Die erfindungsgemäßen Zugmitteltriebe, wie sie in ihren Bestandteilen beispielsweise in den
Die Trume der in Servolenkungen eingesetzten Riemen schwingen mit diskreten (über der Drehzahl der Antriebsvorrichtung konstanten) Frequenzen. Diese Trumschwingungen sind in den
Bei Servolenkungen mit konventionellen (Zahn-)Riementrieben (vgl.
Bei einem erfindungsgemäßen Zugmitteltrieb besteht die Möglichkeit, die Steigung des die Frequenz der Zahneingriffsanordnung darstellenden (durchgehend gezeichneten) Graphen durch eine verminderte Anzahl an formschlüssigen Verbindungsmitteln klein zu halten. Dadurch kann erreicht werden, dass dieser Graph die Graphen für die Trumschwingungen über dem Drehzahlbereich der Servolenkung nicht mehr schneidet und somit eine temporäre Erhöhung der Geräuschemissionen der Servolenkung vermieden wird. In a traction mechanism according to the invention it is possible to keep the slope of the frequency of the meshing arrangement representing (continuous drawn) graph by a reduced number of positive connection means small. It can thereby be achieved that this graph no longer intersects the graphs for the pendulum vibrations over the speed range of the power steering and thus avoids a temporary increase in the noise emissions of the power steering system.
Die konstruktiven und funktionalen Details der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht lediglich in der konkret offenbarten Kombination anwendbar, sondern diese können in beliebiger Kombination auch bei beliebigen anderen erfindungsgemäßen Keilriemen zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann ein Keilriemen vorgesehen sein, bei dem die Vorsprünge/Vertiefungen von zwei oder auch allen der beschriebenen Ausführungsformen kombiniert sind. The structural and functional details of the embodiments described are not only applicable in the combination actually disclosed, but they can be used in any combination in any other V-belt according to the invention. For example, a V-belt may be provided in which the projections / recesses of two or even all of the described embodiments are combined.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Keilriemen fan belt
- 22
- Riemenrad pulley
- 33
- Flachriemen-ähnlicher Teil Flat belt-like part
- 44
- Keilrippe V-rib
- 55
- Vorsprung head Start
- 66
- Vertiefung deepening
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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