CN101310128A - 缠绕传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种缠绕传动装置(1)，包括一个缠绕件(4)如皮带或者链条和多个与传动装置一体化、由缠绕件缠绕且位于轴上的轮(1、6、7、8)，其中，干扰振动通过至少一个轴导入缠绕传动装置(1)，以及其中为产生反向振动，至少一个轮具有非圆形的形状，其特征在于，非圆形的轮(3)在其形状上这样构成，使其可产生补偿干扰振动至少两种不同主振动级的反向振动。

Description

缠绕传动装置
技术领域
本发明涉及一种缠绕传动装置，包括一个缠绕件如皮带或者链条和多个与传动装置一体化、由缠绕件缠绕且位于轴上的轮，其中，干扰振动通过至少一个轴导入缠绕传动装置，以及其中为产生反向振动，至少一个轮具有非圆形的形状。
背景技术
这种缠绕传动装置通常主要在汽车领域的内燃机上使用。传动装置一般通过与曲轴配合的轮传动。通过例如皮带的牵引件，传动相应的传动轮同样与其配合的例如一个或者多个凸轮轴，以及其他辅助机组例如像水泵、空调压缩机等，通过相应的轮与传动装置连接并通过该传动装置传动。
根据通常为活塞式发动机的内燃机的运行，振动通过曲轴传递到传动装置上，也就是说，例如像皮带这种缠绕件由于旋转不均匀性、转矩波动或者角速度变化而引起振动，从而存在缺陷和降低使用寿命以及对效率产生不利影响。除了通过曲轴传递的干扰振动外，例如通过凸轮轴也会传递干扰振动。凸轮轴通常传动气门。从这种控制运行中，也会由于气门机构造成将旋转不均匀性和转矩波动回授到凸轮轴上，其会作为干扰振动传递到缠绕传动装置上。
这一点最后导致缠绕传动装置振动，其中，在此方面通常构成特性化的振动图形。
为降低或阻抑这种振动，例如DE 195 20 508 A1公开了将一个与传动装置一体化的轮，例如曲轴轮非圆形例如椭圆形构成。由于这种非圆形的几何形状，在这种非圆形的形状通过轴每转一圈使牵引件确定伸长和缩短后产生反向振动。这种反向振动与所传递的干扰振动叠加并降低或者补偿这种干扰振动。
在此方面，非圆形轮的形状在取决于所要反向振动的被叠加干扰振动的主振动级情况下选择。干扰振动通常由不同级别的单个振动组成，也就是说，可测量的振动频谱可以分解成单个的主振动级。利用公开的非圆形轮，现在有针对性地降低主振动级，以稳定传动装置。虽然这一点使传动装置明显稳定，但始终存在残余干扰振动。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种缠绕传动装置，其具有进一步稳定传动装置的部件。
该目的在一种开头所述类型的缠绕传动装置中依据本发明由此得以实现，即非圆形的轮在其形状上这样构成，使其可产生补偿干扰振动至少两种不同主振动级的反向振动。
本发明基于这种考虑，即通过唯一非圆形构成的轮，不仅阻抑干扰振动的主振动级，而且阻抑至少两个或者多个振动级。情况表明，在仅阻抑一个主振动级或者主要的振动级情况下，仍存在由未阻抑的振动分量组成的残余振动。依据本发明，现在非圆形的轮在其几何形状上这样设计，使干扰振动的至少另一个主振动级可以得到阻抑。因此产生一种反向振动，其由两个根据轮几何形状确定产生、彼此叠加的反向主振动级组成，并与干扰振动相应的主振动级反作用并尽可能进行补偿。由此在仅使用一个轮的情况下，达到比通过非圆形的轮仅阻抑干扰振动的一个主振动级这种以往公知的传动装置明显更高的传动稳定性。
非圆形轮的形状依据本发明通过与所要补偿的干扰振动主振动级相关的两种不同的几何形状获得。例如，如果补偿干扰振动的第三和第四主振动级或者主要的振动，那么为确定轮几何形状而将三角形和四角形的形状叠加。叠加在此方面这样进行，使利用所获得的非圆形轮产生的反向振动展现出一种振动图形，该图形与干扰振动图形相应，但镜面对称分布。为此目的具有优点的是，依赖于干扰振动的振幅确定轮上通过叠加或不圆度产生的半径变化。由此确保反向振动在振幅方面与干扰振动相应，从而这种干扰振动在最有利的情况下几乎被完全消除。此外依据目的，依赖于所要补偿的主振动级的振幅相位角确定轮的形状，以确保与所要阻抑的干扰振动相关，反向的主振动也相关于所要阻抑的主振动相位正确地产生。
最后依据本发明一种特别是依据目的的构成，轮在整个圆周上具有正半径。也就是说，这样确定或通过单个几何形状的叠加而构成几何形状，使其不产生其中存在负半径且在这种区域内牵引件不能作用于非圆形轮的凹陷处。由此确保牵引件与轮位置无关地尽可能缠绕并可以进行最佳的力矩传递。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节来自实施例的下列说明。其中：
图1示出依据本发明的缠绕传动装置的原理草图；
图2示出通过内燃机曲轴传递的典型地由第三和第四主振动级组成的干扰振动的原理图；
图3示出依据图2的干扰振动在叠加中形成的分解第三和第四两个主振动级的曲线图；
图4示出依据本发明构成的非圆形轮的原理图，用于产生补偿图3中干扰振动的第三和第三主振动级的反向振动；
图5示出可通过图4的轮产生的反向振动，典型地仅用于第三和第四反向振动的主级；以及
图6示出分解的第三和第四两个反向振动主级，其在叠加下导致图5的反向振动。
具体实施方式
图1以原理图的方式示出常见的缠绕传动装置1，例如像汽车内燃机上所具有的那样。第一轮3位于曲轴2上，该第一轮由一个牵引件4(皮带或者链条)缠绕。在两个凸轮轴5上各自就位一个同样由牵引件4缠绕的轮6。此外具有一个张紧装置7，其可以是张紧轮，只要牵引件4是皮带。如果牵引件4是链条，那么张紧装置7则作为张紧盘构成。牵引件4相对的回程段上具有一个导向装置8，通过其引导牵引件4。在皮带上，导向装置8是一个转向轮，在链条的情况下是导轨。缠绕传动装置的基本结构早已公知并无需赘述。
运行时，干扰振动既通过曲轴2也通过凸轮轴5传递到缠绕传动装置1或牵引件4上，导致牵引件4振动。通过曲轴2传入的干扰振动来自内燃机，也就是发动机本身的运行，最终从活塞运动中产生。通过凸轮轴5传入的干扰振动来自通过凸轮轴5进行的气门传动。
为补偿干扰振动，在所示的实施例中，曲轴2上的轮3非圆形构成，其中，这一点通过轮3的椭圆形状示意示出。图4示出依据本发明构成的这种轮的实际形状，对此下面还有详细介绍。通过这种非圆形的轮，现在可以产生有意识及主动进入牵引件4内的反向振动，这种反向振动这样设计，使其达到阻抑干扰振动的目的。
这种缠绕传动装置上实际存在的干扰振动频谱可以测量，借助所测量的振动分布可以将频谱分解成不同主振动级的单个振动部分或者主要的振动。通常非圆形的轮为补偿单个主振动进行设计。但干扰振动频谱如已经介绍的那样由多个主要的振动或者主振动级组成，从而主振动的阻抑虽然本身产生稳定，但仍存在残余振动。
图2举例示出干扰振动分布的原理图，其中，这种干扰振动在实施例中由这里叠加的第三和第四级的主振动组成。这种干扰振动通过发动机或曲轴传递到牵引件上。
可以看出明显的振动幅度，此外还有牵引件上的力矩或者力波动。如图2所示的干扰振动可以如图3所示分解成两个主振动级，虚线示出第三级的主振动，而实线示出第四级的主振动。如果这两种振动彼此叠加，那么形成图2所示的干扰振动分布。
现在依据本发明在使用唯一的轮情况下，无论是第三级的主振动还是第四级的主振动均得到阻抑。为此目的，非圆形的轮3在其形状或几何形状上这样构成，使其产生反向振动，这种反向振动-表现出一种振动频谱，该频谱与振幅分布的图2频谱相反并同样由第三和第四级的主要反向振动形成。这种轮在图4中示意示出。可以看出该轮不是圆的，其具有不规则的边缘形状，这种形状在所示的实施例中通过三角形和三角形的轮几何形状叠加获得。三角形的轮几何形状用于产生第三级的反向振动，而四角形的轮几何形状用于产生第四级的反向振动。这种轮几何形状的叠加产生图4中所示的轮形状，其中在叠加的范围内，一方面考虑到具有彼此相关单个级的相位角，另一方面在半径波动方面也考虑到单个振动级的振幅。
利用图4所示的轮-当然除了其他级的振动外-特别是也可以产生如图6所示第三和第四级的主振动，这些主振动在叠加下导致如图5所示的反向振动频谱，其中，这种反向振动频谱在理想化的实施例中也仅由这两个振动级产生。
可以看出，反向振动频谱在振幅方面与图2的干扰振动频谱相反，但单个振幅的相位一致。如果现在这种反向振动与干扰振动叠加，那么理想的是使振动完全消失。
正如详细介绍的那样，如图4所示的轮3的形状现在通过两个与所要补偿的主振动级，即这里第三和第四级相关的几何形状(三角形和四角形)，在考虑到振幅和相位角的情况下获得。图4轮的单个轮圆周段与图5反向振动频谱的相互关系可以是沿包络线H通过整体36表示和采用PNT1…PNT36标注的点。每个点相当于沿图5中的横坐标10°做出标记，沿该横坐标轮3或曲轴2的圆周角一圈为360°。点PNT1因此相当于0°垂线，点PNT2相当于10°垂线，点PNT3相当于20°垂线等。在这种情况下意味着，如果点PNT1在依据图2所示的实施例中垂直向下，因此完全和基本上中心由牵引件4包围，产生最大振幅的反向振动，参见图5。轮半径随着轮转的增加下降，也就是说，牵引件延长或通过轮形状传递到牵引件上的力下降，因此反向振动的振幅也下降。在轮3扭转约40°的范围内，点PNT5处于最下部的位置上。该点处于较小半径的范围内，所以反向振动较小。在链轮继续转动到点PNT10(90°垂线)的情况下，半径重新增加，这一点在反向振动曲线图中相应表现出来。每个点PNT1-PNT36可以相应方式与图5的反向振动频谱相互联系。
因此可以看出，在仅使用一个非圆形轮的情况下-在这里为链轮-产生反向振动，其与两个主动产生的主振动级-在本实施例中为第三和第四级-产生叠加，其中，轮在取决于所测量的实际干扰振动频谱的情况下进行设计。在这种情况下，一方面应考虑到与干扰振动或力波动相关的轮半径波动的振幅。也就是说，力波动的级数是所要阻抑的第二、第三还是第四级干扰振动与非圆形相关，因为需要取决于所要阻抑的级选择三角形、四角形、五角形等相应的几何形状，并与其他所要阻抑的主振动级的几何形状叠加。最后，干扰振动或力波动的相位角彼此相关，按照各自的主振动级分解，从中产生非圆形各自的旋转位置，因为由此确保相位准确地产生单个主振动级，从而产生的反向振动频谱-与所要阻抑的主振动级相关-尽可能地与干扰振动频谱相应。
此外如图4所示，轮几何形状这样设计，使轮圆周的任何位置上均形成正半径，也就是半径绝不变负，没有牵引件(在所示实施例中为链条)不能作用于轮的凹陷处。确切地说，牵引件在任何轮旋转位置上均以最大可能接触或缠绕在轮3上。
附图标记
1    缠绕传动装置
2    曲轴
3    第一轮
4    牵引件
5    凸轮轴
6    轮
7    张紧装置
8    导向装置
H    包络线

Claims (5)

1.缠绕传动装置，包括一个缠绕件和多个轮，其中所述缠绕件如皮带或者链条，所述多个轮与传动装置一体化、由缠绕件缠绕且位于轴上，其中，干扰振动通过至少一个轴导入缠绕传动装置，以及其中为产生反向振动，至少一个轮具有非圆形的形状，其特征在于，非圆形的轮(3)在其形状上这样构成，使其能够产生补偿所述干扰振动至少两种不同主振动级的反向振动。
2.按权利要求1所述的缠绕传动装置，其中，轮(3)的形状通过与所要补偿的主振动级相关的两种不同的几何形状获得。
3.按权利要求1或2所述的缠绕传动装置，其中，根据干扰振动的振幅确定轮(3)上的半径变化。
4.按前述权利要求之一所述的缠绕传动装置，其中，根据所要补偿的主振动级的振幅相位角确定轮(3)的形状。
5.按前述权利要求之一所述的缠绕传动装置，其中，轮(3)在整个圆周上具有正半径。
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