DE102004025216A1 - Belt drive for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Umschlingungsbetrieb für eine Brennkraftmaschine (2) mit einem als Riemen oder Kette ausgebildeten Umschlingungsmittel (3), das über Antriebs- bzw. Abtriebsräder (4, 6, 7) der Kurbelwelle (5) der Brennkraftmaschine (2) und anzutreibender Nebenaggregate (8, 9) geführt ist, und mit einer einen schwenkbar gelagerten Generator (11) aufweisenden Spanneinrichtung (12) für das Umschlingungsmittel (3). DOLLAR A Um eine zuverlässige Beruhigung des Umschlingungstriebverhaltens durch Verminderung der Drehungleichförmigkeit insbesondere der Kurbelwelle (5) der Brennkraftmaschine (2) sowie durch Eliminierung von Schwingungen und Resonanzen zu gewährleisten, ist auf der Kurbelwelle (5) eine unrunde Riemen- bzw. Kettenscheibe (4) zur Führung des Umschlingungsmittels (3) angeordnet ist. Gemäß einer anderen Variante ist vorgesehen, dass auf der Kurbelwelle (5) eine elastische, im Wesentlichen runde Riemen- bzw. Kettenscheibe (4) zur Führung des Umschlingungsmittels (3) angeordnet ist. Gemäß einer dritten Variante wird die gestellte Aufgabe auch durch einen Umschlingungstrieb mit einer Kombination aus einer unrunden bzw. runden und elastischen Riemen- bzw. Kettenscheibe (4) an der Kurbelwelle (5) gelöst.The invention relates to a looping operation for an internal combustion engine (2) with a trained as a belt or chain Umschlingungsmittel (3), the drive or driven wheels (4, 6, 7) of the crankshaft (5) of the internal combustion engine (2) and to be driven ancillaries (8, 9) is guided, and with a pivotally mounted generator (11) having clamping device (12) for the belt means (3). DOLLAR A To ensure a reliable reassurance of Umschlingungstriebverhaltens by reducing the rotational irregularity in particular the crankshaft (5) of the internal combustion engine (2) and by eliminating vibrations and resonances, is on the crankshaft (5) a non-circular belt or chain pulley (4) for guiding the belt means (3) is arranged. According to another variant it is provided that on the crankshaft (5) an elastic, substantially round belt or chain pulley (4) for guiding the belt means (3) is arranged. According to a third variant, the stated object is also achieved by a belt drive with a combination of a non-round or round and elastic belt or chain pulley (4) on the crankshaft (5).
Description
Gebiet der ErfindungTerritory of invention
Die Erfindung bezieht sich auf einen Umschlingungstrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem als Riemen oder Kette ausgebildeten Umschlingungsmittel, das über Antriebs- bzw. Abtriebsräder der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sowie anzutreibender Nebenaggregate geführt ist, und mit einer einen schwenkbar gelagerten Generator aufweisenden Spanneinrichtung für das Umschlingungsmittel.The The invention relates to a belt drive for an internal combustion engine with a looping means designed as a belt or chain, the above Drive or driven wheels of the Crankshaft of the internal combustion engine and driven ancillaries guided is, and having a pivotally mounted generator Clamping device for the belt.
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden Riemen- oder Kettentriebe verwendet, bei denen eine Kurbelwelle die Nockenwellen einer Brennkraftmaschine antreibt, welche die Einlass- bzw. Auslassventile des Motors öffnen und schließen. Darüber hinaus werden Riemen- oder Kettentriebe auch genutzt, um Nebenaggregate wie beispielsweise eine Wasserpumpe, eine Klimaanlage und einen elektrischen Generator anzutreiben.Especially in motor vehicles, belt or chain drives are used, in a crankshaft, the camshafts of an internal combustion engine which opens the intake and exhaust valves of the engine and shut down. About that In addition, belt or chain drives are also used to ancillaries such as a water pump, air conditioning and a power electric generator.
Solche Riemen- oder Kettentriebe sind auf Grund von Drehmomentschwankungen bzw. Winkelgeschwindigkeits- und Drehzahländerungen während des Betriebs mechanischen Schwingungsanregungen unterworfen, die ihrerseits den Riemen- bzw. Kettentrieb belasten. Diese Schwingungen führen in Resonanzbereichen unvorteilhaft zu hörbaren Geräuschen. Damit verbunden sind erhöhte Reibungskräfte, welche die Lebensdauer des Umschlingungstriebes sowie dessen Wirkungsgrad negativ beeinträchtigen. Darüber hinaus steigt die Fehleranfälligkeit der von dem Riementrieb angetriebenen Aggregate an und der Fahrkomfort z.B. in einem Kraftfahrzeug nimmt ab.Such Belt or chain drives are due to torque fluctuations or angular velocity and speed changes during operation mechanical Subjected to vibrational excitations, which in turn the belt or chain drive strain. These vibrations lead in resonance areas unfavorably audible noise. Associated with it increased Frictional forces, which the life of the belt drive and its efficiency adversely affect. About that In addition, the susceptibility to errors increases the driven by the belt drive units and ride comfort e.g. in a motor vehicle decreases.
Aus
der
Weiterhin ist ein Umschlingungstrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, in den ein schwenkbar gelagerter Generator eingebunden ist, der als Spanneinrichtung für den Umschlingungstrieb verwendet wird. Diese Einrichtung zur Riemen- bzw. Kettenspannung ist auf Grund ihrer trägen Masse nicht in der Lage, Kraftspitzen, die durch die Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle verursacht werden, zu eliminieren. Darüber hinaus entstehen durch eine ungleichförmige Belastung des Generators schwellende Momente im Lasttrum, die durch die ungleichförmige Belastung angeregt werden. Der Generator führt auf Grund seiner Schwenkbarkeit während des Betriebes zwar kleine zusätzliche Schwenkbewegungen aus und kann die Drehungleichförmigkeit im Umschlingungstrieb in geringem Maße kompensieren, jedoch reicht dies nicht aus, die auftretenden Drehungleichförmigkeit im gewünschtem Maße zu vermindern.Farther is a belt drive of an internal combustion engine, in a pivotally mounted generator is integrated, as Clamping device for the belt drive is used. This device for belting or chain tension is not able due to their inertial mass, Force peaks caused by the rotational irregularity of the crankshaft be eliminated. About that In addition, caused by a non-uniform load of the generator swelling moments in the load area caused by the non-uniform load be stimulated. The generator leads due to its pivoting during operation, although small additional Pivoting movements and can the rotational irregularity in the belt drive at low level compensate, but this is not sufficient, the rotational nonuniformity occurring in the desired Dimensions too Reduce.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Umschlingungstrieb für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die zuverlässig eine Beruhigung des Umschlingungstriebverhaltens durch Verminderung der durch die Drehungleichförmigkeit insbesondere der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verursachten Schwingungen und Resonanzen im Umschlingungstrieb gewährleistet.Of the Invention is based on the object, a belt drive for one To provide internal combustion engine, the reliable reassurance of the Umschlingungstriebverhaltens by reducing the rotational nonuniformity, in particular of the crankshaft the engine caused vibrations and resonances ensured in the belt drive.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine phasenverschobene Schwingungsüberlagerung von Schwingungen zu einer Beseitigung derselben führen kann.Of the The invention is based on the finding that a phase-shifted Vibration superposition from vibrations can lead to their elimination.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß einer in Anspruch 1 definierten ersten Variante dadurch gelöst, dass auf der Kurbelwelle eine unrunde Riemen- bzw. Kettenscheibe zur Führung des Umschlingungsmittels angeordnet ist.The Asked task is in accordance with a in claim 1 defined first variant achieved in that on the crankshaft a non-circular belt or chain pulley for guide of the belt is arranged.
Durch die unrunde Riemen- bzw. Kettenscheibe, die lagerichtig auf der Kurbelwelle platziert sein muss, werden zu den auftretenden mechanischen Schwingungen Gegenschwingungen erzeugt. Diese überlagern sich derart mit den von der Kurbelwelle, einer Nockenwelle oder sonstigen angetriebenen Nebenaggregaten, wie beispielsweise Wasserpumpe, Kraftstoffpumpe, Klimaanlage usw., ausgehenden Schwingungen und Drehungleichförmigkeiten, dass die Schwingungen bzw. Drehungleichförmigkeiten des Umschlingungstriebes gezielt vermindert werden. Somit wird ein Kompromiss zwischen der Reduzierung der im Umschlingungstrieb wirksamen Drehungleichförmigkeit bei niedrigen Drehzahlen und der ohnehin geringen Drehungleichförmigkeit bei höheren Drehzahlen erreicht.By the non-circular belt or chain disc, the correct position on the Crankshaft must be placed, become the occurring mechanical Vibrations generated counter vibrations. These interfere with the so from the crankshaft, a camshaft or other driven Ancillaries, such as water pump, fuel pump, Air conditioning etc., outgoing vibrations and rotational irregularities, that the vibrations or rotational irregularities of the belt drive be specifically reduced. Thus, a compromise between the Reduction of rotational irregularity in the belt drive at low speeds and the already low rotational irregularity at higher Reached speeds.
Die Laufunruhe des Umschlingungstriebs beziehungsweise die bei diesem auftretenden dynamischen Kräfte werden insgesamt reduziert, so dass das Umschlingungsmittel, etwa ein Riemen oder eine Kette, weniger belastet wird.The uneven running of the belt drive or the dyna occurring in this case Mixing forces are reduced overall, so that the belt, such as a belt or a chain, is less strained.
Die Lebensdauer des Umschlingungstriebes, speziell des Umschlingungsmittels, wird somit erhöht, während die Störanfälligkeit aller Umschlingungstriebkomponenten sinkt. Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, bei denen normalerweise durch die trägen Massen hohe Kraftspitzen auftreten, wird eine signifi kante Absenkung der durch die ungedämpften Schwingungen verursachten Drehungleichförmigkeit des Laufes des Umschlingungstriebes und insbesondere auch der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erreicht. Dabei werden störende Vibrations- und Resonanzgeräusche beseitigt sowie der Fahrkomfort in einem Kraftfahrzeug erhöht.The Life of the belt drive, especially the belt, is thus increased while the susceptibility of all wrap drive components decreases. Especially at low Speeds at which usually by the sluggish masses high force peaks occur, is a signifi cant lowering of the undamped oscillations caused rotational irregularity the run of the belt drive and in particular also the crankshaft reaches the internal combustion engine. This eliminates disturbing vibration and resonance noise and the ride comfort in a motor vehicle increases.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die von der Kreisform abweichende geometrische Form der Riemen- oder Kettenscheibe der Kurbelwelle elliptisch, dreieck- oder vieleckförmig ist. Möglich ist beispielsweise auch eine Trapez-Form dieser Scheibe. Unabhängig von der geometrischen Gestaltung bildet die unrund ausgeführte Riemenscheibe oder Kettenscheibe keine eckigen Übergangszonen. Die Auswahl der Form der Riemen- oder Kettenscheibe der Kurbelwelle ist insbesondere abhängig von den zu erwartenden Drehzahlen, den auftretenden Schwingungen und Resonanzen sowie von den Drehmomentschwankungen und Winkelgeschwindigkeitsänderungen des Umschlingungstriebes. Selbstverständlich ist die Abweichung der Riemen- oder Kettenscheibengeometrie von der Kreisform nur vergleichsweise gering, so dass eine sichere Führung des Umschlingungsmittels auf der genannten Riemen- oder Kettenscheibe der Kurbelwelle gewährleistet ist. Diese Abweichung ist aber derart stark ausgeprägt, dass das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem gelöst wird.According to one Embodiment of the invention is provided that the of the circular shape deviating geometric shape of the belt or chain pulley of Crankshaft is elliptical, triangular or polygonal. For example, a possible Trapezoidal shape of this disc. Regardless of the geometric Design forms the out of round running pulley or chain pulley no angular transition zones. The choice of the shape of the belt or Chain disc of the crankshaft is particularly dependent on the expected speeds, the vibrations occurring and Resonances as well as the torque fluctuations and angular velocity changes of the belt drive. Of course, the deviation is the Belt or chain wheel geometry of the circular shape only comparatively low, allowing a safe guidance of the belt on said belt or chain pulley of Crankshaft guaranteed is. However, this deviation is so pronounced that the technical problem underlying the invention is solved.
Alternativ wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe gemäß einer zweiten Variante auch dadurch gelöst, dass auf der Kurbelwelle eine elastische, im wesentlichen runde Riemen- bzw. Kettenscheibe zur Führung des Umschlingungsmittels angeordnet ist.alternative The object of the invention is based on a second variant also solved that on the crankshaft an elastic, substantially round belt or chain disc to the leadership of the belt is arranged.
Hierbei ist die Elastizität der Riemen- bzw. Kettenscheibe der Kurbelwelle derqart gewählt, dass diese der Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle entgegen wirkt, welche dadurch wirksam vermindert wird. Die Elastizität der Riemen- und Kettenscheibe ermöglicht eine gezielte, partielle Deformation, die eine Dämpfung ermöglicht. Vorzugsweise ist die Elastizität dieser Riemen- bzw. Kettenscheibe in radialer Richtung wirksam.in this connection is the elasticity the belt or chain disc of the crankshaft derqart chosen that this the rotational irregularity the crankshaft counteracts, which is thereby effectively reduced. The elasticity The belt and chain disc allows a targeted, partial Deformation, which is a damping allows. Preferably, the elasticity this belt or chain disc in the radial direction effective.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Riemen- bzw. Kettenscheibe an der Kurbelwelle sowohl eine unrunde bzw. runde Umfangsgeometrie, als auch die genannten elastischen Eigenschaften aufweist.It But it can also be provided that the belt or chain pulley on the crankshaft both a non-circular or round peripheral geometry, as also has the elastic properties mentioned.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Umschlingungstriebes ist der Brennkraftmaschine eine Steuerelektronik zur Regelung des abgegriffenen Drehmoments des Generators zugeordnet. Dabei wird das abgegriffene Drehmoment am Generator derart geregelt, dass die hierdurch entstehende Drehungleichförmigkeit der Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle entgegen wirkt.According to one Another embodiment of the belt drive according to the invention the internal combustion engine control electronics for controlling the tapped Torque of the generator assigned. This is the tapped Torque on the generator regulated so that the resulting torsional vibrations the rotational irregularity the crankshaft counteracts.
Zweckmäßigerweise sind zur Regelung des abgegriffenen Drehmoments des Generators als Regelgröße die im Lasttrum des Umschlingungstriebes entstehenden Kraftspitzen und/oder die an der Riemen- bzw. Kettenscheibe der Kurbelwelle gemessene Drehzahl nutzbar.Conveniently, are for controlling the tapped torque of the generator as Controlled variable in the Lasttrum of Umschlingungstriebes resulting force peaks and / or measured on the belt or chain pulley of the crankshaft Speed usable.
Die genanten mechanischen und regelungstechnischen Maßnahmen können gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden, um einen größtmöglichen Erfolg zu erzielen.The genanten mechanical and regulatory measures can if necessary, also be combined with each other to the greatest possible extent To achieve success.
Unabhängig davon, welche der genannten Arten der Kompensation der Drehungleichförmigkeiten verwendet wird, entsteht in jedem Fall eine positive Auswirkung auf das dynamische Verhalten des Umschlingungstriebes bei Einsatz einer Generatorspanneinrichtung.Independently of, which of said types of compensation of rotational irregularities is used, in any case creates a positive impact on the dynamic behavior of the belt drive when used a generator clamping device.
Gemäß einer letzten Variante der Erfindung ist der Generator als Startergenerator ausgebildet.According to one last variant of the invention is the generator as a starter generator educated.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen in einer Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigtThe Invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained in more detail in one embodiment. In this shows
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungendetailed Description of the drawings
Der
Umschlingungstrieb
Des
Weiteren ist das Umschlingungsmittel
Gemäß
Zusätzlich ist
der Brennkraftmaschine
Bei
Einsatz der erfindungsgemäßen Maßnahmen,
also bei Ausbildung der Riemenscheibe
Gemäß der Erfindung
ist auch eine Kombination der unrunden Kurbelwellenscheibe
- 11
- Umschlingungstriebbelt drive
- 22
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 33
- Umschlingungsmittelendless
- 44
- Riemenscheibepulley
- 55
- Kurbelwellecrankshaft
- 66
- Abtriebsradoutput gear
- 77
- Abtriebsradoutput gear
- 88th
- Wasserpumpewater pump
- 99
- Klimaanlageair conditioning
- 1010
- Antriebsraddrive wheel
- 1111
- Startergeneratorstarter generator
- 1212
- Spanneinrichtungtensioning device
- 1313
- Sensorsensor
- 1414
- Leitungmanagement
- 1515
- Steuerelektronikcontrol electronics
- 1616
- Starterstarter
Claims (10)
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