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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Umschlingungstrieb, mit einem Umschlingungsmittel,
zumindest einer antreibenden Zugmittelscheibe und zumindest einer
getriebenen Zugmittelscheibe sowie mit einer am Leertrum des Umschlingungstriebes
angeordneten Spanneinrichtung, wobei die zumindest eine antreibende
Zugmittelscheibe und/oder die zumindest eine getriebene Zugmittelscheibe
unrund ausgebildet und/oder exzentrisch gelagert sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Insbesondere
in Kraftfahrzeugen werden Riemen- oder Kettentriebe verwendet, bei
denen eine Kurbelwelle die Nockenwellen einer Brennkraftmaschine
antreibt, 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.
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Riemen-
oder Kettentriebe sind aufgrund von Drehmomentschwankungen bzw.
Winkelgeschwindigkeits- und Drehzahländerungen während des Betriebes mechanischen
Schwingungsanregungen unterworfen, die ihrerseits den Riemen- bzw.
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.
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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.
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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.
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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.
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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 min destens 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.
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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.
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Ungeachtet
dessen gehen vorstehende Maßnahmen,
insbesondere solche, die die Spanneinrichtung betreffen, noch mit
erheblichem Aufwand einher. Hier setzt die nachfolgend beschriebene
Erfindung an.
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Aufgabe der
Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit
eines Umschlingungstriebes der gattungsbestimmenden Art, welcher
gegebenenfalls schon in seinen Grenzbereichen betrieben wird, bei
verringertem technischen Aufwand und Materialaufwand weiter zu steigern,
zumindest jedoch zu erhalten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Im
Rahmen von Untersuchungen wurde überraschenderweise
gefunden, dass es zum Verspannen des Umschlingungsmittels keiner
aufwendigen und demgemäß kostenintensiven
Spanneinrichtung, mit beispielsweise einer federbelasteten 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.
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Die
Erfindung geht daher von einem Umschlingungstrieb mit einem Umschlingungsmittel,
mit zumindest einer antreibenden Zugmittelscheibe und zumindest
einer getriebenen Zugmittelscheibe sowie mit einer im Leertrum des
Umschlingungstriebes 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 Umschlingungsmittel hin anstellbar und, einen ortsfesten
Drehpunkt realisierend, fixierbar ist.
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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.
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Die
diesem unabhängigen
Anspruch zugeordneten Unteransprüche
beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der
Erfindung.
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Demnach
können
im Leertrum und/oder im Zugtrum des Umschlingungstriebes zudem eine
oder mehrere unrunde und/oder exzentrisch gelagerte Beruhigungsrollen
angeordnet sein, die ihrerseits, wie die Bezeichnung derselben schon
ausweist, zu einer Triebberuhigung vorteilhaft beitragen.
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Wie
die Erfindung weiter vorsieht, hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
eine im Leertrum angeordnete Beruhigungsrolle, in Laufrichtung des
Umschlingungsmittels gesehen, hinter der Spanneinrichtung in Form
der unrund ausgebildeten Spannrolle mit ortsfestem Drehpunkt anzuordnen.
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Schließlich kann
durch den Einsatz eines Elastriemens statt eines herkömmlichen
Zahnriemens, einer Kette o. a. die Leistungsfähigkeit des Umschlingungstriebes
bzw. die Schwingungseliminierung noch weiter gesteigert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an
einigen Ausführungsformen
näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 schematisch
einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Umschlingungstrieb für
eine Brennkraftmaschine und
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2 eine
Spanneinrichtung des Umschlingungstriebes nach 1 im
Detail.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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Der
in 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.
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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.
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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.
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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.
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Vorliegend
sind sämtliche
Zugmittelscheiben 2, 3 und 5 unrund ausgebildet,
wodurch infolge von Drehmomentschwankungen bzw. Winkelgeschwindigkeits- und Drehzahländerungen
während
des Betriebes der Brennkraftmaschine an sich auftretende mechanische
Schwingungsanregungen, die ihrerseits einen Riemen- bzw. Kettentrieb
belasten können,
weitestgehend kompensiert werden.
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Im
Wesentlichen werden hierbei sozusagen zusätzliche Ungleichförmigkeiten
erzeugt, die ihrerseits einen kritischen Resonanzbereich des Zugmitteltriebs
in einen nicht störenden
Bereich verschieben.
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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.
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Die
Spannrolle 4a ist, wie in 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.
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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.
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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.
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Wie
der 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
ebenfalls 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).
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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
angeordnet ist.
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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.
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- 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)