DE102013211917A1

DE102013211917A1 - Riementrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013211917A1
Application number: DE102013211917.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Kastner; Rainer Fuhrmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-12-24

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Riementrieb einer Brennkraftmaschine, aufweisend zumindest zwei Riemenscheiben (2, 3, 4), einen in öliger Atmosphäre umlaufenden, endlosen Riemen (1) und ein Führungsteil (9, 9’, 9’’) mit einer Gleitkontaktfläche (13, 13’, 13’’) für den Außenmantel (8) des Riemens. Das Führungsteil soll eine weitere Gleitkontaktfläche (14, 14’, 14’’) für den Innenmantel (15) des Riemens aufweisen, die der Gleitkontaktfläche (13, 13’, 13’’) gegenüberliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine, aufweisend zumindest zwei Riemenscheiben, einen in öliger Atmosphäre umlaufenden, endlosen Riemen und ein Führungsteil mit einer Gleitkontaktfläche für den Außenmantel des Riemens.
Hintergrund der Erfindung
Riementriebe mit unter Öl umlaufenden Riemen, die in der Fachliteratur auch als Belt-in-Oil Systeme bezeichnet werden, befinden sich zwischenzeitlich im fahrzeugtechnischen Großserieneinsatz. Sie sind in der Patentliteratur in einer Vielfalt von Ausgestaltungen vorgeschlagen, wobei es sich typischerweise um den Steuertrieb der Brennkraftmaschine mit einem die Steuerkette ersetzenden, ölresistenten Zahnriemen handelt. Ein solcher Steuertrieb ist unter anderem aus der EP 1 735 543 B1 bekannt. Die Riemenvorspannung wird durch einen sogenannten Spannschuh erzeugt, der im Leertrum des Riementriebs am Auslauf der Kurbelwellenriemenscheibe angeordnet ist und den Außenmantel des Zahnriemens, d.h. den Riemenrücken mit einer Gleitkontaktfläche kraftbeaufschlagt. In einem zwischen zwei angetriebenen Riemenscheiben verlaufenden Zugtrum ist ein Führungsteil angeordnet, das den Zahnriemen mit einer ebenfalls schuhförmigen Gleitkontaktfläche für den Riemenrücken umlenkt.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riementrieb der eingangs genannten Art im Hinblick auf die Führung des Riemens zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung hierfür ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach soll das Führungsteil eine weitere Gleitkontaktfläche für den Innenmantel des Riemens aufweisen, die der Gleitkontaktfläche für den Außenmantel des Riemens gegenüberliegt. In Abhängigkeit der Riemenführung durch das Führungsteil dienen eine oder beide Gleitkontaktflächen als Leitplanken und bewirken, dass die Ausschläge von Transversalschwingungen des Riemens, wie sie insbesondere unter Resonanz im Riementrieb auftreten können, sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des Riemens limitiert werden. Hinsichtlich der Riemenführung kann das Führungsteil relativ zum Riemen so angeordnet sein, dass der Riemen eine durch die beiden Gleitkontaktflächen begrenzte Engstelle im quasistatischen, d.h. im schwingungsfreien Zustand berührungslos durchläuft. Alternativ kann das Führungsteil eine geringfügige Umlenkung des Riemens an einer der Gleitkontaktflächen mit einem dementsprechend kraftarmen Gleitkontakt erzeugen. Unter einer geringfügigen Umlenkung ist ein Umlenkwinkel von vorzugsweise max. 10° und besonders bevorzugt von max. 5° zu verstehen. Die Engstelle ist zweckmäßigerweise etwa nur 1 bis 2 mm größer als die Dicke des Riemens.
Für den eingangs erwähnten Fall, dass es sich bei dem Riementrieb um den Steuertrieb der Brennkraftmaschine handelt, soll das Führungsteil im Zugtrum des Zahnriemens zwischen der Kurbelwelle und, je nach Nockenwellenanzahl, einer oder der Nockenwelle angeordnet sein. In einer alternativen Ausbildung kann es sich auch um andere Synchrontriebe wie den Ölpumpenantrieb oder einen Ausgleichswellenantrieb der Brennkraftmaschine handeln.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, die einen Zahnriemen-Steuertrieb einer Brennkraftmaschine und drei Ausführungsbeispiele von Führungsteilen des Steuertriebs zeigen. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 den Steuertrieb in vereinfachter Darstellung mit dem ersten Ausführungsbeispiel des Führungsteils;
2 das Detail A aus 1 in perspektivischer Ansicht;
3 das Führungsteil gemäß den 1 und 2 in perspektivischer Einzelteildarstellung;
4 das Führungsteil gemäß 3 in Draufsicht;
5 das zweite Ausführungsbeispiel des Führungsteils in perspektivischer Einzelteildarstellung;
6 das dritte Ausführungsbeispiel des Führungsteils in perspektivischer Einzelteildarstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 dargestellte Steuertrieb einer Brennkraftmaschine ist als in Öl umlaufender Zahnriementrieb, auch unter der Bezeichnung Belt-in-Oil bekannt, ausgebildet. Der in der eingezeichneten Pfeilrichtung endlos umlaufende und ohne Zähne vereinfacht dargestellte Zahnriemen 1 umschlingt die Riemenscheibe 2 der Kurbelwelle und die Riemenscheiben 3 und 4 zweier oben liegender Nockenwellen. Der in Riemenlaufrichtung hinter der Kurbelwellenscheibe und vor der ersten Nockenwellenscheibe 3 angeordnete Exzenterspanner 5 erzeugt im Leertrum 6 die erforderliche Riemenvorspannung, indem die Spannrolle 7 den Riemenrücken 8, d.h. den Außenmantel des Riemens kraftbeaufschlagt. Ein in Riemenlaufrichtung vor der Kurbelwellenscheibe und hinter der zweiten Nockenwellenscheibe 4 angeordnetes Führungsteil 9 lenkt im Zugtrum 10 den Zahnriemen unter einem Umlenkwinkel von hier etwa 3° geringfügig um.
Das in den 2 bis 4 vergrößert dargestellte Führungsteil 9 ist ein einstückiges Kunststoff-Spritzgießteil aus unverstärktem Polyamid mit optionaler PTFE-Beschichtung, das an zwei Anschraubpunkten 11 und 12 mittels Befestigungsschrauben ortsfest mit dem Motorblock der Brennkraftmaschine verschraubt ist. Das Führungsteil kann alternativ auch als MIM-Bauteil (Metal Injection Molding), als Aluminium-Druckgussteil oder als Blechbiegeteil konstruiert und hergestellt sein. Zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen ist der eine Anschraubpunkt 11 kreisrund und der andere Anschraubpunkt 12 oval ausgebildet. In einer nicht dargestellten Alternativausführung kann das Führungsteil auch mit nur einem Anschraubpunkt versehen und entweder dort befestigt oder in Riemenlaufrichtung schwenkbar um diesen Punkt gelagert sein. Im Falle der Befestigung kann zur Ausrichtung des Führungsteils auch eine Zapfen/Bohrung-Positionierung neben dem Anschraubpunkt vorgesehen sein.
Das Führungsteil 9 weist eine Gleitkontaktfläche 13 am Außenmantel 8 des Zahnriemens 1 und eine weitere Gleitkontaktfläche 14 am Innenmantel 15 des Zahnriemens auf. Die beiden gegenüberliegenden Gleitkontaktflächen sind jeweils konvex zum Zahnriemen hin gekrümmt und bilden so eine Engstelle 16, die der Zahnriemen betrieblich durchläuft. Dabei erfolgt dessen Umlenkung über die äußere Gleitkontaktfläche 13 am Riemenrücken. Die in 4 bemaßte Engstelle ist etwa 1,5 mm größer als die Dicke des Zahnriemens, so dass dieser nur im Falle entsprechend großer Ausschläge infolge betrieblicher Transversalschwingungen die weitere Gleitkontaktfläche kontaktiert. Die beiden Gleitkontaktflächen sind durch einen seitens des Motorblocks verlaufenden Bodenabschnitt 17 des Führungsteils miteinander verbunden. Der Bodenabschnitt kann die beiden Gleitkontaktflächen auch auf der motorblockfernen Seite verbinden, wobei ein derartiges Führungsteil bei einem Wechsel des Zahnriemens demontiert werden müsste.
Die drei in den 1 bis 4, 5 und 6 dargestellten Führungsteile 9, 9’ beziehungsweise 9’’ unterscheiden sich durch die geometrische Gestaltung der jeweiligen Gleitkontaktflächen. Im Falle des ersten Ausführungsbeispiels gemäß den 1 bis 4 sind die Gleitkontaktflächen 13, 14 stufenlos gekrümmt und verlaufen über der gesamten Längserstreckung des Führungsteils 9 im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander.
Demgegenüber ist das zweite Ausführungsbeispiel des Führungsteils 9’ gemäß 5 so geformt, dass die Gleitkontaktflächen 13’, 14’ beidseitig ihrer Engstelle 16 stufenartig in einen trichterförmigen Einlaufbereich 18 und Auslaufbereich 19 für den Zahnriemen 1 übergehen.
Das dritte Ausführungsbeispiel des Führungsteils 9’’ ist gemäß 6 so gestaltet, dass die Gleitkontaktfläche 13’’ für den Riemenrücken 8 in Laufrichtung des Zahnriemens 1 wesentlich länger und hier etwa viermal so lang wie die weitere Gleitkontaktfläche 14’’ ist. Anders als in 6 dargestellt, kann die weitere Gleitkontaktfläche in Riemenlaufrichtung auch außermittig und dementsprechend mehr zum Riemeneinlaufbereich 18 oder -auslaufbereich 19 hin angeordnet sein. Zudem können die Gleitkontaktflächen in Riemenlaufrichtung auch versetzt zueinander und dabei entweder mit oder ohne Überlappung angeordnet sein.
Die Führungsteile 9, 9’, 9’’ sind stets so gestaltet, dass ein betriebliches Verhaken des verzahnten Innenmantels 15 des Zahnriemens an dessen Einlaufbereich 18 ausgeschlossen ist.
Die zu den 2 bis 4 erwähnten Alternativgestaltungen des Führungsteils 9 sind auch bei den Führungsteilen 9’ und 9’’ möglich.
Bezugszeichenliste

1: Zahnriemen
2: Riemenscheibe der Kurbelwelle
3: Riemenscheibe einer Nockenwelle
4: Riemenscheibe einer Nockenwelle
5: Exzenterspanner
6: Leertrum
7: Spannrolle
8: Außenmantel des Zahnriemens / Riemenrücken
9: Führungsteil
10: Zugtrum
11: Anschraubpunkt
12: Anschraubpunkt
13: Gleitkontaktfläche
14: weitere Gleitkontaktfläche
15: Innenmantel des Zahnriemens
16: Engstelle
17: Bodenabschnitt
18: Riemeneinlaufbereich
19: Riemenauslaufbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1735543 B1 [0002]

Claims

Riementrieb einer Brennkraftmaschine, aufweisend zumindest zwei Riemenscheiben (2, 3, 4), einen in öliger Atmosphäre umlaufenden, endlosen Riemen (1) und ein Führungsteil (9, 9’, 9’’) mit einer Gleitkontaktfläche (13, 13’, 13’’) für den Außenmantel (8) des Riemens (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (9, 9’, 9’’) eine weitere Gleitkontaktfläche (14, 14’, 14’’) für den Innenmantel (15) des Riemens (1) aufweist, die der Gleitkontaktfläche (13, 13’, 13’’) gegenüberliegt.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Riementrieb um den Steuertrieb der Brennkraftmaschine handelt, wobei der Riemen (1) als Zahnriemen ausgebildet ist und wobei das Führungsteil (9, 9’, 9’’) im Zugtrum (10) des Steuertriebs zwischen der Kurbelwelle und einer oder der Nockenwelle angeordnet ist.
Riementrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkontaktflächen (13, 14) im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind und mit jeweils konvexer Krümmung zum Riemen (1) hin eine Engstelle (16) für den Riemen (1) bilden.
Riementrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkontaktfläche (13’’) in Laufrichtung des Riemens wesentlich länger als die weitere Gleitkontaktfläche (14’’) ist.
Riementrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (9, 9’, 9’’) einstückig ausgebildet ist, wobei die Gleitkontaktflächen (13, 13’, 13’’, 14, 14’, 14’’) durch einen Bodenabschnitt (17) des Führungsteils (9, 9’, 9’’) miteinander verbunden sind.
Riementrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (9, 9’, 9’’) zumindest zwei Anschraubpunkte (11, 12) zur ortsfesten Verschraubung an der Brennkraftmaschine aufweist.
Riementrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (9, 9’, 9’’) ein Kunststoff-Spritzgießteil ist.