WO2007003329A1 - Umschlingungstrieb - Google Patents

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WO2007003329A1
WO2007003329A1 PCT/EP2006/006291 EP2006006291W WO2007003329A1 WO 2007003329 A1 WO2007003329 A1 WO 2007003329A1 EP 2006006291 W EP2006006291 W EP 2006006291W WO 2007003329 A1 WO2007003329 A1 WO 2007003329A1
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drive
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Rainer Pflug
Michael Bogner
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Schaeffler Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H7/10—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley
    • F16H7/12—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley
    • F16H7/1254—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley without vibration damping means
    • F16H7/1281—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley without vibration damping means where the axis of the pulley moves along a substantially circular path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
    • F16H2035/003—Gearings comprising pulleys or toothed members of non-circular shape, e.g. elliptical gears

Definitions

  • the invention relates to a belt drive comprising a belt, at least one traction pulley and at least one traction pulley and a tensioning device arranged on the slack side of the belt, the at least one traction pulley and / or the at least one traction pulley being non-round / or are mounted eccentrically.
  • belt or chain drives are used in which a crankshaft drives the camshafts of an internal combustion engine with which the intake valves or exhaust valves of the same can be actuated.
  • a crankshaft drives the camshafts of an internal combustion engine with which the intake valves or exhaust valves of the same can be actuated.
  • ancillaries such as a water pump, air conditioning, an electric generator, etc. can be driven.
  • Belt or chain drives are subjected due to torque fluctuations or angular velocity and speed changes during operation mechanical vibration excitations, which in turn the Riemen opinion. Load chain drive. Such vibrations lead to resonant unfavorable to audible noise. This is associated with increased frictional forces, which adversely affect the life of the belt drive and its efficiency. Furthermore, this increases their susceptibility to errors, and the ride comfort, for example, in a motor vehicle decreases. To counteract these problems effectively, it is already known, at least one driving and / or abortive wheel, also referred to as a disc, out of round shape and / or to store eccentrically.
  • P 10 2004 025 936.4 proposed a belt drive for an internal combustion engine with a designed as a belt or chain looping, which is guided over drive wheels and driven gears of the crankshaft and at least one camshaft of the internal combustion engine and / or driven ancillaries. Essentially, it is provided that at least one of the drive wheels or driven wheels or a deflection wheel out of shape or eccentric and / or provide at least two tension rollers, one of these tension rollers is provided with a damping device or both damping device are coupled together.
  • the invention is based on the object, the performance of a Umllingungstriebes the generic type, which is possibly already operated in its border areas, with reduced technical complexity and cost of materials to further increase, but at least to obtain.
  • the invention is therefore based on a belt drive with a belt, with at least one traction pulley and at least one driven pulley and with a tensioning device arranged in the slack side of the belt drive, wherein the at least one traction pulley and / or the at least one driven pulley out of round and / or mounted eccentrically.
  • the tensioning device can be provided with a non-circular tensioning roller, which in turn can be fixed to the belting means via an eccentric and can be fixed, realizing a stationary pivot point.
  • one or more non-round and / or eccentrically mounted reassurance rollers can be arranged in the empty strand and / or in the traction of the belt drive, which in turn, as the term already identifies, advantageously contribute to a sedative depression.
  • FIG. 1 schematically shows a belt drive designed according to the invention for an internal combustion engine and
  • FIG Fig. 2 is a clamping device of the belt drive of FIG. 1 in detail.
  • the belt drive 1 shown in FIG. 1 initially comprises a driving pulley 2, in this case the crankshaft pulley of an internal combustion engine, a driven pulley 3 in the form of a known camshaft pulley, further comprising a tensioning device 4 with a tensioning pulley 4a and between the tensioning device 4 and the crankshaft pulley (pulley 2) a pulley 5 an accessory such as a water pump.
  • a driving pulley 2 in this case the crankshaft pulley of an internal combustion engine
  • a driven pulley 3 in the form of a known camshaft pulley
  • a tensioning device 4 with a tensioning pulley 4a and between the tensioning device 4 and the crankshaft pulley (pulley 2)
  • a pulley 5 an accessory such as a water pump.
  • All Werbachschinn 2, 3, 5 and the tensioning roller 4a of the clamping device 4 are operatively connected to each other by means of an endless belt 6.
  • the wrapping means 6 may be formed by a belt or a chain.
  • non-circular training (ellipse or polygon) and / or eccentric mounting of at least one driving and / or driven traction pulley 2, 3, 5 are understood to mean drive-calming measures.
  • the tensioning pulley 4a is, as shown very schematically in FIG. 2, adjustable by means of an eccentric 7 towards the belting means 6 and subsequently fixable in this working position or in an off-center fastening point 8.
  • a so-called reassurance roller 12 or 13 is arranged both on the slack side 10 and on the pull side 11 of the belt drive 1.
  • These reassurance rollers 12, 13 can also be designed to calm down the drive, that is, for example, be non-circular. It is also an eccentric arrangement of the reassurance rollers 12, 13 optionally in combination with a runout of the same possible (not shown).
  • the best results in terms of drive calming can be achieved if the same in the direction (arrow) of the belt 6 at least behind the described clamping device 4 and as well as behind the pulley 5 of the accessory angeord - is net.
  • an elastic belt 6 namely a so-called Elastriemen is, which in turn can be formed, for example, with different longitudinal elasticities.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Umschlingungstrieb (1), mit einem Umschlingungsmittel (6), zumindest einer antreibenden Zugmittelscheibe (2) und zumindest einer getriebenen Zugmittelscheibe (3) sowie einer am Leertrum (8) des Umschlingungstriebes (1) angeordneten Spanneinrichtung (4), wobei die zumindest eine antreibende Zugmittelscheibe (2) und/oder die zumindest eine getriebene Zugmittelscheibe (3) unrund ausgebildet und/oder exzentrisch gelagert sind. Um die Leistungsfähigkeit eines Umschlingungstriebes (1) der gattungsbestimmenden Art, welcher gegebenenfalls schon in ihrem Grenzbereichen betrieben wird, bei verringertem technischen Aufwand und Materialaufwand weiter zu steigern, zumindest jedoch erhalten zu können, umfasst die Spanneinrichtung (4) eine unrund ausgebildete Spannrolle (4a), die ihrerseits über einen Exzenter (7) zum Umschlingungsmittel (6) hin anstellbar und, einen ortsfesten Drehpunkt (9) realisierend, fixierbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Umschlingungstrieb
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Umschlingungstrieb, mit einem Umschlingungsmit- tel, zumindest einer antreibenden Zugmittelscheibe und zumindest einer getriebenen Zugmittelscheibe sowie mit einer am Leertrum des Umschlingungstrie- bes angeordneten Spanneinrichtung, wobei die zumindest eine antreibende Zugmittelscheibe und/oder die zumindest eine getriebene Zugmittelscheibe unrund ausgebildet und/oder exzentrisch gelagert sind.
Hintergrund der Erfindung
Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden Riemen- oder Kettentriebe verwendet, bei denen eine Kurbelwelle die Nockenwellen einer Brennkraftmaschine an- treibt, mit denen die Einlassventile bzw. Auslassventile derselben betätigbar sind. Darüber hinaus sind mit diesem oder einem gesonderten Riemen- oder Kettentrieb auch Nebenaggregate, wie beispielsweise eine Wasserpumpe, eine Klimaanlage, ein elektrischer Generator etc. antreibbar.
Riemen- oder Kettentriebe sind aufgrund von Drehmomentschwankungen bzw. Winkelgeschwindigkeits- und Drehzahländerungen während des Betriebes mechanischen Schwingungsanregungen unterworfen, die ihrerseits den Riemenbzw. Kettentrieb belasten. Derartige Schwingungen führen in Resonanzbereichen unvorteilhaft zu hörbaren Geräuschen. Damit verbunden sind erhöhte Reibungskräfte, welche die Lebensdauer des Umschlingungstriebes sowie dessen Wirkungsgrad negativ beeinträchtigen. Ferner steigt dadurch deren Fehleranfälligkeit an, und der Fahrkomfort zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug nimmt ab. Um diesen Problemen wirkungsvoll zu begegnen, ist es bereits bekannt, zumindest ein antreibendes und/oder abtreibendes Rad, auch als Scheibe bezeichnet, unrund auszubilden und/oder exzentrisch zu lagern. Durch diese Maßnahme wird eine so genannte Verstimmung des Umschlingungstriebes mittels einer zusätzlichen Ungleichförmigkeit erzeugt, wodurch kritische Resonanzbereiche in einen nicht störenden Bereich verschoben werden. Hierzu wird beispielhaft auf die DE 195 20 508 A1 und die US 2003/0104886 A1 verwiesen.
Des Weiteren ist es aus der DE 195 20 508 A1 bekannt, die vorstehend genannten unrund geformten und/oder exzentrisch gelagerten Räder bzw. Scheiben mit einem Riemen, insbesondere mit einem Zahnriemen zu kombinieren, der seinerseits mit einer unterschiedlichen Längselastizität ausgebildet ist.
Weiter wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, ein an sich bekanntes und im Leertrum des Umschlingungstriebes angeordnetes federbelastetes Spannrad unrund auszuführen und/oder exzentrisch zu lagern, wodurch ebenfalls eine Resonanzverschiebung realisierbar sein soll.
Ferner wird in der bisher unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
P 10 2004 025 936.4 ein Umschlingungstrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem als Riemen oder Kette ausgebildeten Umschlingungsmittel vorgeschlagen, welches über Antriebsräder und Abtriebsräder der Kurbelwelle und mindestens einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine und/oder anzutreibender Nebenaggregate geführt ist. Im Wesentlichen ist hierbei vorgesehen, zumindest eines der Antriebsräder bzw. Abtriebsräder oder ein Umlenkrad unrund oder exzentrisch auszubilden und/oder mindestens zwei Spannrollen vorzusehen, wobei eine dieser Spannrollen mit einer Dämpfungseinrichtung versehen ist oder beide Dämpfungseinrichtung miteinander gekoppelt sind.
Sicherlich ist mittels der vorstehenden Maßnahmen eine bestimmte, sich vorteilhaft auf den Betrieb und den Wirkungsgrad des Umschlingungstriebes sowie den Fahrkomfort eines einen solchen Umschlingungstrieb aufweisenden Kraftfahrzeugs auswirkende Resonanzverschiebung erzielbar.
Ungeachtet dessen gehen vorstehende Maßnahmen, insbesondere solche, die die Spanneinrichtung betreffen, noch mit erheblichem Aufwand einher. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit eines Um- schlingungstriebes der gattungsbestimmenden Art, welcher gegebenenfalls schon in seinen Grenzbereichen betrieben wird, bei verringertem technischen Aufwand und Materialaufwand weiter zu steigern, zumindest jedoch zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Rahmen von Untersuchungen wurde überraschenderweise gefunden, dass es zum Verspannen des Umschlingungsmittels keiner aufwendigen und demgemäß kostenintensiven Spanneinrichtung, mit beispielsweise einer federbelas- teten beziehungsweise automatisch nachspannenden Spannrolle, bedarf, wenn zumindest eine antreibende oder getriebene Zugmittelscheibe in an sich bekannter Art und Weise unrund ausgebildet oder exzentrisch gelagert ist.
Die Erfindung geht daher von einem Umschlingungstrieb mit einem Umschlin- gungsmittel, mit zumindest einer antreibenden Zugmittelscheibe und zumindest einer getriebenen Zugmittelscheibe sowie mit einer im Leertrum des Umschlin- gungstriebes angeordneten Spanneinrichtung aus, wobei die zumindest eine antreibende Zugmittelscheibe und/oder die zumindest eine getriebene Zugmittelscheibe unrund ausgebildet und/oder exzentrisch gelagert sind. Außerdem kann erfindungsgemäß die Spanneinrichtung mit einer unrund ausgebildeten Spannrolle versehen werden, die ihrerseits über einen Exzenter zum Umschlin- gungsmittel hin anstellbar und, einen ortsfesten Drehpunkt realisierend, fixierbar ist. Durch diese Maßnahme, nämlich die Kombination zumindest einer unrund ausgebildeten und/oder exzentrisch gelagerten Zugmittelscheibe mit einer rund ausgebildeten Spannrolle, sind in besonders vorteilhafter Weise herkömmliche komplizierte und kostenaufwendige automatische Einstell- bzw. Nachstellmittel der Spanneinrichtung entbehrlich, bei gleichzeitiger Beibehaltung oder gar Verbesserung der bekannten Vorteile bezüglich einer Schwingungseliminierung, einhergehend mit verringerten Geräuschen und erhöhtem Wirkungsgrad.
Die diesem unabhängigen Anspruch zugeordneten Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Demnach können im Leertrum und/oder im Zugtrum des Umschlingungstriebes zudem eine oder mehrere unrunde und/oder exzentrisch gelagerte Beruhi- gungsrollen angeordnet sein, die ihrerseits, wie die Bezeichnung derselben schon ausweist, zu einer Triebberuhigung vorteilhaft beitragen.
Wie die Erfindung weiter vorsieht, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine im Leertrum angeordnete Beruhigungsrolle, in Laufrichtung des Umschlingungs- mittels gesehen, hinter der Spanneinrichtung in Form der unrund ausgebildeten Spannrolle mit ortsfestem Drehpunkt anzuordnen.
Schließlich kann durch den Einsatz eines Elastriemens statt eines herkömmlichen Zahnriemens, einer Kette o. a. die Leistungsfähigkeit des Umschlingungs- triebes bzw. die Schwingungseliminierung noch weiter gesteigert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an eini- gen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Umschlin- gungstrieb für eine Brennkraftmaschine und Fig. 2 eine Spanneinrichtung des Umschlingungstriebes nach Fig. 1 im Detail.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Der in Fig. 1 dargestellte Umschlingungstrieb 1 umfasst zunächst eine antreibende Zugmittelscheibe 2, vorliegend die Kurbelwellenscheibe einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine, eine angetriebene Zugmittelscheibe 3 in Form einer an sich bekannten Nockenwellenscheibe, ferner eine Spanneinrichtung 4 mit einer Spannrolle 4a sowie zwischen der Spanneinrichtung 4 und der Kurbelwellenscheibe (Zugmittelscheibe 2) eine Zugmittelscheibe 5 eines Nebenaggregates, wie beispielsweise einer Wasserpumpe.
Sämtliche Zugmittelscheiben 2, 3, 5 sowie die Spannrolle 4a der Spanneinrichtung 4 sind untereinander mittels eines endlosen Umschlingungsmittels 6 wirkverbunden. Das Umschlingungsmittel 6 kann durch einen Riemen oder eine Kette gebildet sein.
Wie oben bereits erwähnt, wurde in Untersuchungen gefunden, dass durch den Einsatz von an sich bekannten triebberuhigende Maßnahmen die Triebdynamik und Kraftspitzen im Umschlingungsmittel 6, beispielsweise in einem Riemen, so weit herabsetzbar sind, dass bestimmte Triebkomponenten vereinfacht ausgebildet werden können.
Unter triebberuhigende Maßnahmen wird insoweit eine unrunde Ausbildung (Ellipse oder Polygon) und/oder eine exzentrische Lagerung zumindest einer antreibenden und/oder einer getriebenen Zugmittelscheibe 2, 3, 5 verstanden.
Vorliegend sind sämtliche Zugmittelscheiben 2, 3 und 5 unrund ausgebildet, wodurch infolge von Drehmomentschwankungen bzw. Winkelgeschwindigkeitsund Drehzahländerungen während des Betriebes der Brennkraftmaschine an sich auftretende mechanische Schwingungsanregungen, die ihrerseits einen Riemen- bzw. Kettentrieb belasten können, weitestgehend kompensiert werden.
Im Wesentlichen werden hierbei sozusagen zusätzliche Ungleichförmigkeiten erzeugt, die ihrerseits einen kritischen Resonanzbereich des Zugmitteltriebs in einen nicht störenden Bereich verschieben.
Im Ergebnis dieser Maßnahmen ist es nunmehr möglich, ein durch die Fachwelt bisher favorisiertes automatisches Spannsystem, wie eine federbelastete Spannrolle (siehe beispielsweise DE 195 20 508 A1) durch eine einfach und kostengünstig herzustellende Spanneinrichtung 4 zu ersetzen, die ihrerseits eine unrund ausgebildete Spannrolle 4a aufweist.
Die Spannrolle 4a ist, wie in Fig. 2 äußerst schematisch dargestellt, über einen Exzenter 7 zum Umschlingungsmittel 6 hin anstellbar und nachfolgend in dieser Arbeitsposition beziehungsweise in einem außermittigen Befestigungspunkt 8 fixierbar.
Es ist somit ein kostengünstiges, in Abkehr zum Stand der Technik sozusagen starres Spannsystem mit einer Spannrolle 4a geschaffen worden, die im Betriebszustand einen zum Umschlingungsmittel 6 hin ortsfesten Drehpunkt 9 aufweist.
In Kombination mit den vorbeschriebenen an sich bekannten triebberuhigenden Maßnahmen ist ein ausreichendes Verspannen des Umschlingungsmittels 6 möglich. Die Spannrolle 4a wird demgemäß bei der Endmontage lediglich geometrisch fixiert; ein herkömmliches automatisches Nachspannen während des laufenden Betriebes ist nunmehr entbehrlich.
Wie der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, ist sowohl am Leertrum 10 als auch am Zugtrum 11 des Umschlingungstriebes 1 jeweils eine so genannte Beruhigungsrolle 12 bzw. 13 angeordnet. Diese Beruhigungsrollen 12, 13 können dabei e- benfalls triebberuhigend ausgebildet sein, also beispielsweise unrund sein. Es ist auch eine exzentrische Anordnung der Beruhigungsrollen 12, 13 gegebenenfalls in Kombination mit einer Unrundheit derselben möglich (nicht näher dargestellt).
Was die Beruhigungsrolle 12 am Leertrum 10 des Umschlingungstriebes 1 anbelangt, so sind die besten Ergebnisse hinsichtlich einer Triebberuhigung erzielbar, wenn dieselbe in Laufrichtung (Pfeilrichtung) des Umschlingungsmittels 6 gesehen zumindest hinter der beschriebenen Spanneinrichtung 4 und wie vorliegend auch hinter der Zugmittelscheibe 5 des Nebenaggregates angeord- net ist.
Kommt statt einer Kette ein Riemen als Umschlingungsmittel 6 zum Einsatz, hat es sich im Hinblick auf die in Rede stehende Triebberuhigung als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in Kombination mit den vorstehenden Maßnahmen statt eines herkömmlichen Zahnriemens ein elastisches Umschlingungsmittel 6, nämlich ein so genannter Elastriemen verwendet wird, der seinerseits beispielsweise mit unterschiedlichen Längselastizitäten ausgebildet sein kann.
Bezugszeichen
1 Umschlingungstrieb 2 Zugmittelscheibe (Kurbelwellenscheibe)
3 Zugmittelsscheibe (Nockenwellenscheibe)
4 Spanneinrichtung 4a Spannrolle
5 Zugmittelscheibe (Nebenaggregat) 6 Umschlingungsmittel
7 Exzenter
8 Befestigungspunkt
9 Drehpunkt
10 Leertrum 11 Zugtrum
12 Beruhigungsrolle (im Leertrum 10)
13 Beruhigungsrolle (im Zugtrum 11)

Claims

Patentansprüche
1. Umschlingungstrieb (1) mit einem Umschlingungsmittel (6), mit zumin- dest einer antreibenden Zugmittelscheibe (2) und zumindest einer getriebenen Zugmittelscheibe (3) sowie mit einer am Leertrum (8) des Um- schlingungstriebes (1) angeordneten Spanneinrichtung (4), wobei die zumindest eine antreibende Zugmittelscheibe (2) und/oder die zumindest eine getriebene Zugmittelscheibe (3) unrund ausgebildet und/oder ex- zentrisch gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (4) eine unrund ausgebildete Spannrolle (4a) einschließt, die über einen Exzenter (7) zum Umschlingungsmittel (6) hin anstellbar und, einen ortsfesten Drehpunkt (9) realisierend, fixierbar ist.
2. Umschlingungstrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Leertrum (10) und/oder am Zugtrum (11) des Umschlingungstriebes (1 ) eine oder mehrere unrunde und/oder exzentrisch gelagerte Beruhigungsrollen (12, 13) angeordnet sind.
3. Umschlingungstrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Leertrum (10) angeordnete Beruhigungsrolle (12) in Laufrichtung des Umschlingungsmittels (6) gesehen hinter der Spanneinrichtung (4) angeordnet ist.
4. Umschlingungstrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (6) durch einen Elastriemen gebildet ist.
PCT/EP2006/006291 2005-07-06 2006-06-29 Umschlingungstrieb WO2007003329A1 (de)

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