WO2006005411A1 - Umschlingungstrieb - Google Patents

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    • F16H7/02—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts

Definitions

  • the invention relates to a belt drive, in particular Steue ⁇ approximately drive for an internal combustion engine or one of its ancillaries, with at least one driving crankshaft and at least one abreibendem gear and a belt connecting them, where the Umschlingungstrieb for reassurance in the rotation unevenness is imprinted.
  • Control drives of internal combustion engines with a crankshaft wheel, at least one driven gear and a chain or a toothed belt as a belt, but also other existing on internal combustion engine unit drives are subject to vibration fluctuations due to torque fluctuations or angular velocity changes, which can lead to audible noise in resonance ranges. This is associated with increased frictional forces that can affect the life of the belt drive and its efficiency.
  • a pulley In order to enable a compensation of the vibrations of the second engine order, a pulley is in oval for a motor with four cylinders Execution necessary. The diameter of the pulley changes steadily, with the small and the large diameters alternating in the offset of 90 °.
  • the theoretical pitch angle would be 120 °, ie at 0 starting with the large diameter, the small diameter would follow after 120 ° and, after 240 °, the large diameter would again be achieved and finally at 360 ° again a small diameter, which would then hit the existing at this point large output diameter. It would therefore be at this point a jump, so that such a design is not technically feasible.
  • a three-cylinder engine theoretically requires 1, 5 times the small diameter and 1, 5 times the large diameter. In a four-cylinder engine, the ratios are 2: 2, which is technically feasible with an oval disk. In the case of a six-cylinder, there is also an integer ratio of 3: 3 with a polygonal circumference of the disk.
  • a five-cylinder engine the conditions are similar to those of a three-cylinder engine.
  • a quadrangle can be used for engines with straight cylinder numbers, such as an eight-cylinder engine.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a belt drive of the type mentioned above, the extended possibilities for Aufbrin ⁇ tion of nonuniformity to calm the instinct offers.
  • Crankshaft or pulley out of round with a fixed number is formed of sections with an enlarged diameter and the same number of sections with a reduced diameter and the translation of the differential gear of half the number of cylinders of Brennkraft ⁇ machine divided by the number of sections with the enlarged diameter corresponds.
  • crankshaft gear is toothed with the pulley.
  • a round crankshaft gear engage in a circular internal toothing of the outside non-circular toothing of the pulley or even engage a non-circular crankshaft in a round internal teeth of the outer round teeth of the pulley.
  • FIG. 1 is a partial view of a belt drive according to the invention with a crankshaft and a toothed with this outside Shen outrun trained pulley.
  • Fig. 2 shows a detail of a belt drive, in which instead of
  • Gearing between crankshaft pulley and pulley a planetary gear is provided as a differential gear.
  • a belt drive for a three-cylinder engine is shown.
  • 1 denotes the traction means, that is, for example, a toothed belt, which engages in an unrecognizable oval external toothing of a pulley 2.
  • the pulley 2 is provided with a round internal toothing 3 into which a round crankshaft wheel 4 engages with its external toothing 5.
  • 6 the pitch circle diameter of the belt pulley 2 is shown on the internal toothing 3, while at 7 the pitch circle diameter of the crankshaft wheel 4 is indicated schematically.
  • the Ver- Zahnept are formed so that the circulation ratio of the pulley to the crankshaft 1, 5 amounts. This means that the pulley rotates by a factor of 1, 5 slower than the crankshaft.
  • Fig. 2 is instead of the teeth of the crankshaft 4 and Riemenschei ⁇ be 2 - which in this case turn the outer toothing of the pulley 2 is oval - a connection provided by a planetary gear as a differential gear with a planetary carrier 8 and the planet gears 9 ,
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments.
  • Pulling means Pulley Round internal toothing Round crankshaft gear External toothing Pitch circle diameter of the pulley Pitch circle diameter of the crankshaft pulley

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Abstract

Umschlingungstrieb, insbesondere Steuerungsantrieb für eine Brennkraftmaschine oder eines ihrer Nebenaggregate, mit mindestens einem antreibenden Kurbelwellenrad und mindestens einem abtreibenden Zahnrad und einem sie verbindenden Umschlingungsmittel, wobei dem Umschlingungstrieb zur Beruhigung bei der Rotation eine Ungleichförmigkeit aufprägt wird, wobei eine mit dem Kurbelwellenrad (4) gekoppelte Riemenscheibe (2) als Ausgleichsgetriebe vorgesehen ist, und wobei das Kurbelwellenrad (4) oder die Riemenscheibe (2) unrund, mit einer festgelegten Anzahl von Abschnitten mit einem vergrößerten Durchmesser und derselben Anzahl von Abschnitten mit einem verringerten Durchmesser ausgebildet ist und die Übersetzung des Ausgleichsgetriebes der halben Zylinderzahl der Brennkraftmaschine, geteilt durch die Anzahl der Abschnitte mit dem vergrößerten Durchmesser, entspricht.

Description

Beschreibung der Erfindung
Umschlingungstrieb
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Umschlingungstrieb, insbesondere Steue¬ rungsantrieb für eine Brennkraftmaschine oder eines ihrer Nebenaggregate, mit mindestens einem antreibenden Kurbelwellenrad und mindestens einem abtreibenden Zahnrad und einem sie verbindenden Umschlingungsmittel, wo¬ bei dem Umschlingungstrieb zur Beruhigung bei der Rotation eine Ungleich- förmigkeit aufprägt wird.
Hintergrund der Erfindung
Steuerungsantriebe von Brennkraftmaschinen mit einem Kurbelwellenrad, zu¬ mindest einem Abtriebszahnrad und einer Kette oder einem Zahnriemen als Umschlingungsmittel, aber auch andere an Brennkraftmaschinen vorhandene Aggregatantriebe sind aufgrund von Drehmomentschwankungen bzw. Winkel- geschwindigkeitsänderungen Schwingungsänderungen unterworfen, die in Resonanzbereichen zu hörbaren Geräuschen führen können. Damit verbunden sind erhöhte Reibungskräfte, die die Lebensdauer des Umschlingungstriebes sowie dessen Wirkungsgrad beeinträchtigen können.
Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen ist bereits vorgeschlagen worden, wenigstens eines der Räder so auszubilden, dass es bei der Rotation dem Trieb eine Ungleichförmigkeit aufprägt, wobei dies bei der DE 195 20 508 A1 dadurch erreicht wird, dass das entsprechende Rad unrund ausgebildet ist.
Um eine Kompensation der Schwingungen der zweiten Motorordnung zu er¬ möglichen, ist für einen Motor mit vier Zylindern eine Riemenscheibe in ovaler Ausführung notwendig. Der Durchmesser der Riemenscheibe ändert sich ste¬ tig, wobei sich im Versatz von 90° jeweils der kleine und der große Durchmes¬ ser abwechseln.
Möchte man das gleiche Prinzip an einem Motor mit nur drei Zylindern anwen¬ den, so wäre der theoretische Teilungswinkel 120°, das heißt bei 0 beginnend mit dem großen Durchmesser würde nach 120° der kleine Durchmesser folgen und nach 240° wieder der große Durchmesser erreicht sein und letztendlich bei 360° wieder ein kleiner Durchmesser, der dann auf den genau an dieser Stelle vorhandenen großen Ausgangs-Durchmesser treffen würde. Es ergäbe sich also an dieser Stelle ein Sprung, sodass eine solche Ausführung technisch nicht sinnvoll umsetzbar ist. Ein Dreizylindermotor benötigt theoretisch 1 ,5 mal den kleinen Durchmesser und 1 ,5 mal den großen Durchmesser. Bei einem Vierzylindermotor liegen die Verhältnisse bei 2:2, was technisch mit einer ova- len Scheibe realisierbar ist. Bei einem Sechszylinder liegt ebenso ein ganzzah¬ liges Verhältnis von 3:3 mit einem Polygonumfang der Scheibe vor. Bei einem Fünfzylindermotor liegen die Verhältnisse ähnlich wie bei einem Dreizylinder¬ motor. Hier hat man ein Verhältnis von 2,5 was bisher durch eine unrunde Aus¬ führung eines Zahnrades nicht erreicht werden konnte. Bei Motoren mit gera- den Zylinderzahlen, etwa einem Achtzylindermotor, kann ein Viereck verwen¬ det werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Umschlingungstrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der erweiterte Möglichkeiten zur Aufbrin¬ gung einer Ungleichförmigkeit zur Beruhigung des Triebes bietet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine mit dem Kurbelwellenrad gekoppelte Riemenscheibe als Ausgleichsgetriebe vorgesehen, wobei das
Kurbelwellenrad oder die Riemenscheibe unrund, mit einer festgelegten Anzahl von Abschnitten mit einem vergrößerten Durchmesser und derselben Anzahl von Abschnitten mit einem verringerten Durchmesser ausgebildet ist und die Übersetzung des Ausgleichsgetriebes der halben Zylinderzahl der Brennkraft¬ maschine, geteilt durch die Anzahl der Abschnitte mit dem vergrößerten Durchmesser, entspricht.
Angewendet auf einen Fünfzylindermotor bedeutet dies, dass man beispiels¬ weise durch die ovale Ausbildung des Kurbelwellenrades oder der Riemen¬ scheibe ein Ausgleichsverhältnis von 2:2 mit zwei großen Durchmessern und zwei kleinen Durchmessern für einen Vierzylindermotor erzielt. Daraus ergibt sich eine Übersetzung des Ausgleichstriebes von 5:2 (halbe Zylinderzahl), ge¬ teilt durch 2 (Anzahl der Abschnitte mit vergrößertem Durchmesser), insgesamt also 1 ,25, was bedeutet, dass die Riemenschreibe sich mit der 1 ,25fachen Umdrehungsgeschwindigkeit des Kurbelwellenrades dreht.
Alternativ könnte man auch bei einem solchen Fünfzylindermotor von der drei¬ eckigen Ausbildung des Kurbelwellenrades oder der Riemenscheibe mit einem Ausgleichsverhältnis von 3:3 für einen Sechszylindermotor ausgehen. Daraus ergibt sich eine Übersetzung des Ausgleichsgetriebes von 5:2:3=0,83, also eine Untersetzung.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann dabei vorgese¬ hen sein, dass das Kurbelwellenrad mit der Riemenscheibe verzahnt ist. Dabei kann wahlweise ein rundes Kurbelwellenrad in einen runde Innenverzahnung der außen unrunden Verzahnung der Riemenscheibe eingreifen oder aber auch ein unrundes Kurbelwellenrad in eine runde Innenverzahnung der auch außen runden Verzahnung der Riemenscheibe eingreifen.
Die beispielsweise notwendige Synchronisation zwischen der Kurbelwellenro- tation und den im Verhältnis 2:1 übersetzten Nockenwellen, die ja durch die mit anderer Umdrehungsgeschwindigkeit als das Kurbelwellenrad umlaufende Riemenscheibe zunächst verändert ist, lässt sich durch entsprechende Wahl des Durchmessers dieser Riemenscheibe selbstverständlich kompensieren.
Alternativ zu einer solchen Verzahnung zwischen Kurbelwellenrad und Rie- menscheibe könnte auch ein Planetengetriebe als Ausgleichsgetreibe als Ver¬ bindung zwischen diesen beiden vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol¬ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeich¬ nung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Umschlingungstriebes mit einem Kurbelwellenrad und einer mit diesem verzahnten au¬ ßen unrund ausgebildeten Riemenscheibe; und
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Umschlingungstriebs, bei dem anstelle der
Verzahnung zwischen Kurbelwellenrad und Riemenscheibe ein Planetengetriebe als Ausgleichsgetriebe vorgesehen ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen ist ein Umschlingungstrieb für einen Dreizylindermotor dargestellt. In den Figuren ist mit 1 das Zugmittel, also beispielsweise ein Zahnriemen bezeichnet, der in eine nicht erkennbare ovale Außenverzahnung einer Riemenscheibe 2 eingreift. Die Riemenscheibe 2 ist mit einer runden In¬ nenverzahnung 3 versehen, in die ein rundes Kurbelwellenrad 4 mit seiner Außenverzahnung 5 eingreift. Bei 6 ist der Teilkreisdurchmesser der Riemen- scheibe 2 an der Innenverzahnung 3 dargestellt, während bei 7 der Teilkreis¬ durchmesser des Kurbelwellenrades 4 schematisch angedeutet ist. Die Ver- zahnungen sind so ausgebildet, dass das Umlaufverhältnis der Riemenscheibe zum Kurbelwellenrad 1 ,5 beträgt. Dies bedeutet, dass sich die Riemenscheibe um den Faktor 1 ,5 langsamer dreht als das Kurbelwellenrad. Dies ergibt zu¬ sammen mit dem Verhältnis 2:2 der ovalen Außenverzahnung der Riemen- scheibe 2 im Endergebnis 2:1 ,5 das heißt ein Umlaufverhältnis von 1 ,5:1 ,5 für einen Dreizylindermotor, was als direkte Teilung eines Zahnrades gar nicht erreicht werden könnte. Auf diese Art und Weise kann mit dem genannten Um¬ laufverhältnis Kurbelwellenrad zu Riemenscheibe von 1 ,5 durch die ovale Rie¬ menscheibe 2 und das damit verzahnte Kurbelwellenrad ein Ausgleichsgetrie- be gebildet werden, das in der Funktion das für drei Zylinder erforderliche Um¬ laufverhältnis von 1 ,5 bzw. eine Übersetzung von 3:2:2 = 0,75 ergibt.
In Fig. 2 ist anstelle der Verzahnung von Kurbelwellenrad 4 und Riemenschei¬ be 2 - wobei auch in diesem Fall wiederum die Außenverzahnung der Riemen- scheibe 2 oval ausgebildet ist - eine Verbindung durch ein Planetengetriebe als Ausgleichsgetriebe mit einem Planententräger 8 und den Planetenrädern 9 vorgesehen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So könnte man mit der entsprechenden Anordnung wie in Fig. 1 auch einen Umschlingungstrieb für einen Fünfzylindermotor realisieren, wobei abweichend von der ovalen Ausbildung der Riemenscheibe 2 diese abgerundet dreieckför- mig wie bei einem Sechszylindermotor ausgebildet ist und dann die Korrektur vom Umlaufverhältnis 3:3 auf das für einen Fünfzylindermotor gewünschte Um- laufverhältnis von 2,5:2,5 durch eine entsprechende Untersetzung von 1 :1 ,2 erreicht wird, entsprechend einer Übersetzung von 5:2:3 = 0,83.
Selbstverständlich könnte man darüber hinaus auch von einem Vierzylindermo¬ tor also von der ovalen Riemenscheibe nach Fig. 1 ausgehend auf einen Fünf- zylindermotor hoch übersetzen, doch müsste dann natürlich die Verkopplung zwischen Riemenscheibe und Kurbelwellenrad ganz anders ausgeführt sein, da mit der gezeigten Innenverzahnung die dabei notwendige Erhöhung der Drehzahl der Riemenscheibe gegenüber der Drehzahl des Kurbelwellenrades nicht erreicht werden kann. In diesem Fall ergibt sich eine Übersetzung von 5:2:2 = 1 ,25.
Schließlich kann der Umschlingungstrieb auch bei einem Achtzylindermotor eingesetzt werden, bei dem anstatt einer viereckigen unrunden Riemenscheibe eine ovale Riemenscheibe verwendet wird. Es ergibt sich dann eine Überset¬ zung von 8:2:2 = 2, das heißt die ovale Riemenscheibe läuft mit doppelter Ge- schwindigkeit. Dadurch ist eine größere Elliptizität im Vergleich zum Viereck darstellbar.
Bezugszahlen
Zugmittel Riemenscheibe runde Innenverzahnung rundes Kurbelwellenrad Außenverzahnung Teilkreisdurchmesser der Riemenscheibe Teilkreisdurchmesser des Kurbelwellenrades

Claims

Patentansprüche
1. Umschlingungstrieb, insbesondere Steuerungsantrieb für eine Brenn¬ kraftmaschine oder eines ihrer Nebenaggregate, mit mindestens einem antreibenden Kurbelwellenrad und mindestens einem abtreibenden
Zahnrad und einem sie verbindenden Umschlingungsmittel, wobei dem Umschlingungstrieb zur Beruhigung bei der Rotation eine Ungleichför¬ migkeit aufprägt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Kur¬ belwellenrad (4) gekoppelte Riemenscheibe (2) als Ausgleichsgetriebe vorgesehen ist, wobei das Kurbelwellenrad (4) oder die Riemenscheibe
(2) unrund, mit einer festgelegten Anzahl von Abschnitten mit einem ver¬ größerten Durchmesser und derselben Anzahl von Abschnitten mit ei¬ nem verringerten Durchmesser ausgebildet ist und die Übersetzung des Ausgleichsgetriebes der halben Zylinderzahl der Brennkraftmaschine, geteilt durch die Anzahl der Abschnitte mit dem vergrößerten Durchmes¬ ser, entspricht.
2. Umschlingungstrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelwellenrad (4) mit der Riemenscheibe (2) verzahnt ist.
3. Umschlingungstrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein rundes Kurbelwellenrad (4) mit seiner Außenverzahnung (5) in eine runde Innenverzahnung (3) der außen unrunden Verzahnung der Rie¬ menscheibe (2) eingreift.
4. Umschlingungstrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein unrundes Kurbelwellenrad in eine runde Innenverzahnung der auch außen runden Verzahnung der Riemenscheibe eingreift.
5. Umschlingungstrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelwellenrad (4) und die Riemenscheibe (2) über ein Planeten¬ getriebe (8, 9) als Ausgleichsgetriebe miteinander gekoppelt sind.
6. Umschlingungstrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel als Zahnriemen oder Kette ausgebildet ist.
7. Umschlingungstrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass er bei einer Brennkraftmaschine mit gerader oder ungerader Zylinderzahl einsetzbar ist.
8. Umschlingungstrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass er bei einer Brennkraftmaschine mit 3, 4, 5, 6, oder 8 Zylindern einsetzbar ist.
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