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Metall-Zahnriemenrad, insbesondere Zahnriemenritzel für den
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kurbelwellenseitigen Antrieb des Ventilsteuerunzs-Zahnriementriebes
von Brennkraftmaschinen.
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Die Erfindung betrifft ein Metall-Zahnriemenrad der Oberbegriff des
Hauptanspruches angegebenen Bauart.
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Bei der bekannten Bauart dient der Steg einerseits der Drehmomentübertragung
zwischen Nabe und Zahnkranz und anandererseits der gegenseitigen formsteifen Abstützung
von Zahnkranz und Nabe. Daraus ergibt sich für den Steg ein relativ großer Querschnitt.
Bei einem Metall-Zahnriemenrad, dessen Nabe mit einem stark erhitzten Bauteil in
metallischer Verbindung steht, beispielsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine,
stellt sich somit zwischen der Habe und dem Zahnkranz über diesen Steg ein relativ
ungehemmter Wärmefluß ein. Ist dem Zahnrlemenrad bzw. Zahnriemenritzel ferner auf
der Kurbelwelle ein 1. Durchmesser weseitlich größeres Bauteil, wie z. B. ein Drehschwingung
dämpfer, benachbart angeordnet, ist eine Absenkung der Temperatur an den Zähnen
des Zahnriemenritzels durch Luftkühlung nahezu ausgeschlossen. Dadurch kann viel
Wäre, bezogen auf eine Zeiteinheit, auf den Zahnriemen übergehen, ner somit in nachteiliger
Weise relativ warm werden kann.
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t)er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Metall-Zahnr-emenrad
der eingangs beschriebenen Bauart derart auszubilden, daß der Wärnefluß von der
durch angrenzende Bau-
teile aufgeheizten Nabe zu den Zähnen aes
Zahnriemenrades gehemmt ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeicnen des Hauptanspruches angegebenen
Merkmale gelöst.
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Der erfindungsgemäß relativ kleine, nur drehmomentübertragende Verbindungsquerschnitt
ist für den Wärme fluß von einer aufgeheizten Nabe zum Zahnkranz des Zahnriemenraces
ein erheblicher Widerstand. Durch den auf ein Minimum reduzierten Querschnitt der
starren Verbindung zwischen Habe und Zahnkranz einerseits und dem Stützring bzw.
den Stützringen in dem Ringraum bzw. den Ringräumen zwischen Zahnkranz und Nabe
aus wärmeisdlierendem Kunststoff andererseits ist ein Zahnriemenrad erreicht, dessen
Zahnkranz bei drehsteifer Verbindung gegenüber der Nabe ohne zusätzliche Kühlung
eine geringere Temperatur aufweist. Ein drehsteifes Metall-Zahnriemenrad mit gehemmtem
Wärmefluß zum Zahnkranz eignet sich insbesondere für den kurbelwellenseitigen Antrieb
des Ventilsteuerungs-Zahnriementriebes von Brennkraftmaschinen.
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Mit der erfindungsgemâßen Ausgestaltung des Zahnriemenrades nach Anspruch
2 sind insbesondere bei einer über Reibschluß durch axiale Verspannung mit der erhitzten
Kurbelwelle antriebsfest verbundenen Nabe deren Kontaktflächen zu der Kurbelwelle
verringert und andererseits relativ lange Wege für den Wärmetransport in der Habe
erzielt und somit die Erwärmung des Zahnkranzes verzögert. Die Erwärmung des Metall-Zahnriemenrades
kann schließl ch mit den in den Ansprüchen 3 und 4 angegebenen Ausgestaltunen weiter
verringert sein.
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folie Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
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Die Zeichnung zeigt ein Zahnriemenritzel, das auf einem Wellenstumpf
einer Kurbelwelle zwischen einer Schulter der Kurbelwelle und einem teilweise dargestellten
Drehgeschwingungsdä-pfer angeordnet ist, wobei in Fig. 1 ein Zahnriemenritzel mit
einem Ringsteg gezeigt ist, Fig. 2 ein Zahnriemenritzel mit gesonderten Stegen et
auf halber Länge des Zahnrienenritzels, Fig. 3 ein Zahnriemenritzel, das über eine
wärmeisolierende Buchse auf dem Wellenstumpf zentriert ist, und FIg. 4 zusätzlich
der Drehschwingungsdärpfer auf dem Wellenstumpf wärmeisoliert angeordnet ist.
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Auf einem Wellenstumpf 1 einer Kurbelwelle 2 sind gemeinsam ein nur
teilweise dargestellter Drehschwingungsdämpfer 3 sowie ein metallenes Zahnriemenritzel
4 zentriert. Das Zahnriemenritzel 4 ist zwischen dem Drehschwingungsdämpfer 3 und
einer Schulter 5 der Kurbelwelle 2 angeordnet und zur Antriebsübertragung axial
gegen die Schulter 5 der Kurbelwelle 2 verspannt.
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Das Zahnriemenritzel 4 weist einen Ringraum 6 zwischen einer Nabe
7 und einem Zahnkranz 8 auf. Der Ringraum 6 erstreckt sich in Axialrichtung von
der schulterseitigen Stirnseite o bis zu einem der anderen Stirnseite 10 des Zahnriemenritzels
4 benachbarten, dünnwandigen Ringsteg 11.
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über den Ringsteg 11 steht die Nabe 7 mit dem Zahnkranz 8 in drehsteifer
Verbindung. Die Wandstärke des Ringsteges 11 ist derart gering bemessen, daß im
wesentlichen nur das maximal auftretende Drehmoment von der Nabe 7 auf den Zahnkranz
8 übertragbar ist. In radialer Richtung ist der Rinraum 6 so bemessen, daß eine
drucksteife Nabe 7 erzielt
ist. In den Ringraum 6 ist ein Stützring
12 aus Wärmeisolierendem Kunststoff angeordnet, über den Nabe 7 und Zahnkranz 8
zueinander formsteif abgestützt sind.
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Der geringe Querschnitt des Ringsteges 11 bildet für den Wärmefluß
von der Kurbelwelle 2 über die Nabe 7 zum Zahnkranz 8 einen erheblichen Widerstand.
Dies ergibt mit der Wärmeübertragung an einen Zahnriemen einen gegenüber der Nabe
7 kühleren Zahnkranz 8. Der Wärmeübergang von der Kurbelwelle 2 bzw. dem Wellenstumpf
1 ist weiter dadurch erschwert, daß die Nabenbohrung 13 im Bereich des Ringsteges
11 irn Durchmesser gegenüber dem Wellenstumpf 1 größer ist.
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Bis auf einen relativ schmalen Zentrierring 14 in der Nabenbohrung
13 ist somit über eine erhebliche axiale Erstreckung ein metallischer Kontakt zwischen
dem Wellenstumpf- 1 und der Nabe 7 vermieden.
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Bei einem Zahnriemenritzel 15 nach Fig. 2 sind die Nabe 16 und der
Zahnkranz 17 etwa auf halber Länge über einen durchbrochenen Steg 18 miteinander
verbunden. Beiderseits des Steges 18 sind in Ringräumen 19, 20 Stützringe 21, 22
aus wärmeisolierendem Kunststoff angeordnet. Das Zahnriemenritzel 15 weist einen
dem Drehschwingungsdmpfer 23 in der Nabenbohrung 24 benachbart angeordneten Zentrierring
25 auf. Damit kann ein Teil des Wärme flusses von Wellenstumpf 26 der Kurbelwelle
27 in den benachbarten Drehschwingungsdämpfer 23 eingeleitet werden.
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Um genaß Fig. 3 den direkten Wärmefluß von einem Wellenstumpf 28 einer
Kurbelwelle 29 in die Nabe 30 eines Zahnriemenritzels 31 zu vermindern, ist die
Nabenbohrung 32 mit einem wärmeisolierenden Werkstoff ausgebuchst. Als Werkstoff
für die Buchse 33, über die das Zahnriemenritzel 31 auf dem Wellenstumpf 28 zentriert
ist, kann neben Kunststoff auch Keramik verwendet sein.
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?ei er Anordnung nach Fig. 4 ist ein Zahnriemenritzel 34 über eine
Buchse 35 Aus wärmeisolierendem Wertstoff auf
einem Wellenstumpf
36 einer Kurbelwelle 37 zentriert. Zusätzlich ist jedoch bei dieser Anordnung, auch
ein Drehschwingungsdämpfer 38 über eine ein oder mehrteilig schließende Buchse 39
aus wärmeisolierenden Werkstoff auf dem Wellenstumpf 36 zentriert. Damit kann ein
Wärmefluß aus der Kurbelwelle 37 lediglich aber ihre Schulter 40 in die Nabe 41
des Zahnriemenritzels 34 sowie von der Habe 41 in die metallene Zentriernabe 42
des Drehschwingungsdämpfers 38 erfolgen. Mit der temperaturisolierten Anordnung
des Zahnriemenritzels 34 und der Nabe 42 des Drehschwingungsdärpfers 38 auf dem
Wellenstumpf 36 ist innerhalb der Nabe 41 des Zahnriemenritzels 34 ein relativ starkes
Wärmegefälle zur Nabe 42 erzielt. Je größer dabei die gemeinsamen Berührungsflächen
der beiden Naben 41 und 42 einerseits sind und je kleiner der Querschnitt der drensteifen
Verbindung 43 zwischen der Nabe 41 und dem Zahnkranz 44 andererseits ist, umso geringer
wird die Erwärmung des Zahnkranzes 44 gegenüber der Nabe 41 sein.