DE10117900A1

DE10117900A1 - Antriebsrad, vorzugsweise für den Antrieb einer Nockenwelle

Info

Publication number: DE10117900A1
Application number: DE2001117900
Authority: DE
Inventors: Stefan Kuehn; Ingolf Lorenz
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebsrad, vorzugsweise für den Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine. Bei Nockenwellentrieben von Brennkraftmaschinen ergeben sich durch die vom Kurbeltrieb ausgehenden Drehungleichförmigkeiten sowie durch die an der Nockenwelle auftretenden Lastmomente hohe Spitzenkräfte im Zugtrum des die Nockenwelle treibenden Zugmittels. Besonders bei der Verwendung von Ketten, die in sich steife Zugmittel darstellen, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um auftretende Spitzenkräfte bei begrenztem, kleinem Verdrehwinkel zwischen Nocken- und Kurbelwelle zu dämpfen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsrad zu schaffen, das auftretende Kraftspitzen bei begrenztem Verdrehwinkel dämpft, bereits bei kleinen Verdrehwinkeln wirksam ist und bei Verdrehung ein mit steigendem Verdrehwinkel progressiv ansteigendes Widerstandmoment aufweist. DOLLAR A Das Antriebsrad überträgt die Kraft zwischen einer Nabe (1) und dem Eingriffsbereich eines Zugmittels an der Stirnseite eines Antriebsrades (6) über Speichen (3), die gegenüber der radial angreifenden Kraft elastisch verformbar sind. Mit zunehmendem relativem Verdrehwinkel zwischen Nabe (1) und dem Eingriffsbereich des Zugmittels an der Stirnseite des Antriebsrades (6) stützen sich die Speichen (3) an drehfest mit der Nabe (1) verbundenen Gegenstücken (4) ab. Das erfindungsgemäße Antriebsrad dämpft auftretende Kraftspitzen durch die elastische Verformung der Speichen aufgrund der dabei ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsrad, vorzugsweise für den Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Nockenwellentrieben von Brennkraftmaschinen ergeben sich durch die vom Kurbeltrieb ausgehenden Drehungleichförmigkeiten sowie durch die an der Nockenwelle auftretenden Lastmomente hohe Spitzenkräfte im Zugtrum des die Nockenwelle treibenden Zugmittels. Besonders bei der Verwendung von Ketten, die in sich steife Zugmittel darstellen, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um auftretende Spitzenkräfte zu dämpfen.

Allgemein vorbekannt sind hierfür elastische Antriebselemente, wobei eine Dämpfung der Spitzenkräfte meist über eine, im Kraftfluss angeordnete, elastomere Zwischenschicht erfolgt.

Vorbekannt ist aus der Schrift DE 92 09 432.5 U1 ein Zahnrad, das aus einem elastischen Werkstoff mit hoher Eigendämpfung gefertigt ist. Die Nabe und Zahnkranz verbindenden Speichen bestehen aus einem elastischen Material und dämpfen bei Lastwechselmomenten und Drehungleichförmigkeiten auftretende Kraftspitzen. Die zwischen die Speichen eingebrachten elastische Formkörper sollen Verunreinigungen in den Zwischenräumen der Speichen verhindern. Die Dämpfungscharakteristik ist durch eine gezielt gefertigte Form der Speichen vorgegeben. Die elastischen Speichen weisen einen zum übertragenen Drehmoment proportionalen Verdrehwinkel zwischen Nabe und Zahnkranz auf. Der maximale Verdrehwinkel zwischen Nabe und Zahnkranz ist nicht begrenzt, bei Überlastung erfolgt eine Relativverdrehung bis zur Materialzerstörung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Antriebsrad zu schaffen, das auftretende Kraftspitzen bei begrenztem Verdrehwinkel dämpft, bereits bei kleinen Verdrehwinkeln wirksam ist und bei Verdrehung ein mit steigendem Verdrehwinkel progressiv ansteigendes Widerstandsmoment aufweist.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Antriebsrädern erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Antriebsrad dämpft auftretende Kraftspitzen durch die elastische Verformung der Speichen aufgrund der dabei verrichteten Federarbeit bei der Verformung bzw. dem kurzzeitigen Zwischenspeichern als Federenergie. Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt durch das Anlegen der Speichen an den Formkörper ein Verkürzen der freien Länge der als Feder wirkenden Speiche, wodurch das Antriebsrad mit steigendem Verdrehwinkel der Verdrehung ein stärkeres Widerstandsmoment entgegensetzt.

Erfindungsgemäß vorteilhaft sind die Gegenstücke so ausgeführt, dass sie den maximal möglichen Verdrehwinkel zwischen Nabe und Zahnkranz begrenzen, da insbesondere für den Antrieb von Nockenwellen nur eine begrenzte Abweichung der Phasenlage zwischen Nocken- und Kurbelwelle zulässig ist.

Die Federcharakteristik des Antriebsrades ist durch die Gestaltung der Speichen sowie der Gegenstücke in einem weiten Bereich einstellbar, wobei auftretende Kraftspitzen bereits bei geringen Verdrehwinkel wirksam gedämpft werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Antriebsrad und die daran angeordneten Gegenstücke einstückig ausgeführt, wobei der Spalt zwischen Gegenstück und Speiche beispielsweise durch ein Abtrageverfahren gefertigt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Gegenstücke Teil eines an der Nabe montierbaren Zusatzteils. Die gewünschte Charakteristik bezüglich des Verformungswiderstands gegen das jeweils angreifende Drehmoment und die Begrenzung des relativen Verdrehwinkels sind jeweils durch ein entsprechendes Zusatzteil einstellbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebsrades,

Fig. 2 die Federkennlinie des erfindungsgemäßen Antriebsrades in einem Diagramm,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anwendung des Antriebsrades.

Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Antriebsrad 6, das als Kettenrad ausgeführt ist, bei dem Nabe 1 und Zahnkranz 2 durch Speichen 3 verbunden sind. Die Speichen 3 sind elastisch ausgeführt, so dass sie, abhängig vom übertragenen Drehmoment, in einem kleinen Winkelbereich ein Relativverdrehen zwischen Nabe 1 und Zahnkranz 2 zulassen. Bei Relativverdrehen der Nabe 1 im Uhrzeigersinn gegen den Zahnkranz 2 stützen sich mit ansteigender Verdrehung die Speichen 3 jeweils an einem Gegenstück 4 ab. Die freie, elastisch verformbare Länge der Speiche 3 verkürzt sich mit zunehmender Verdrehung, wobei dieser ein progressiv steigender Widerstand entgegengesetzt wird. Die Elastizität und die Form der Speichen 3 sowie das auf dem Gegenstück 4 ausgebildete Anlageprofil 5 bestimmen die Federcharakteristik beim Relativverdrehen zwischen Zahnkranz 2 und Nabe 1.

Das Kettenrad kann, abweichend von der Darstellung, so ausgeführt sein, dass die Gegenstücke 4 auf beiden Seiten der Speichen 3 angeordnet sind (nicht dargestellt).

Bei einer einstückigen Ausführung des Kettenrades kann die Fertigung des Spaltes zwischen Gegenstück 4 und Speiche 3 durch ein entsprechendes Abtrageverfahren, z. B. Erodieren, erfolgen. Das Antriebsrad 6 kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein, wobei die Gegenstücke 4 Teil eines an der Nabe 1 befestigten Zusatzteils sind. Eine Anwendung für andere Einsatzfälle, z. B. Rädertriebe, ist ebenfalls möglich.

Fig. 2 zeigt qualitativ das Moment am Antriebsrad über dem relativen Verdrehwinkel zwischen Nabe und Zahnkranz des Antriebsrades in einem Diagramm. Die Kennlinie zeigt, dass das zur Verdrehung notwendige Moment mit steigendem Verdrehwinkel progressiv ansteigt, d. h. es ist bei größer werdendem Verdrehwinkel zwischen Nabe und Zahnkranz ein höheres Moment für einen betragsmäßig gleichen Verdrehwinkel erforderlich.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anwendung des Antriebsrades 6. Das Antriebsrad 6 ist hierbei über Schrauben 7 drehfest mit einer Nockenwelle 8 verbunden und an seiner Stirnseite zur Aufnahme einer Antriebskette - nicht dargestellt - ausgebildet.

Die beschriebene Erfindung sollte nicht auf die vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern kann in viele andere Richtungen modifiziert werden, ohne das vom Geist der Erfindung abgewichen wird.

Bezugszeichenliste

1

Nabe

2

Zahnkranz

3

Speichen

4

Gegenstücke

5

Anlageprofil

6

Antriebsrad

7

Schrauben

8

Nockenwelle

Claims

1. Antriebsrad, vorzugsweise für den Antrieb einer Nockenwelle, wobei die Kraft zwischen einer Nabe (1) und dem Eingriffsbereich eines Zugmittels an der Stirnseite eines Antriebsrades (6) von Speichen (3) übertragen wird, die gegenüber der radial angreifenden Kraft elastisch verformbar sind dadurch gekennzeichnet, dass sich die Speichen (3) mit zunehmendem relativem Verdrehwinkel zwischen Nabe (1) und dem Eingriffsbereich des Zugmittels an der Stirnseite des Antriebsrades (6) an drehfest mit der Nabe (1) verbundenen Gegenstücken (4) abstützen.

2. Antriebsrad (6) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Speichen (3) und/oder das jeweils an den Gegenstücken (4) ausgebildete Anlageprofil (5), an dem sich die Speichen (3) bei einer Relativverdrehung abstützen, so gestaltet sind, dass sich das der Verdrehung entgegengesetzte Moment mit steigendem Verdrehwinkel erhöht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstücke (4) Teil des Antriebsrades (6) sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstücke (4) Teil eines drehfest mit der Nabe (1) verbindbaren Zusatzteils sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Speichen (3) jeweils ein Gegenstück (4) angeordnet ist, an dem sich die Speichen (3) bei einem relativen Verdrehen abstützen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils an den Seiten einer Speichen (3) angeordneten Gegenstücke (4) unterschiedliche Anlageprofile (5) aufweisen.