DE102017118317A1 - Synchron belt drive and belt pulley for synchronous belt drive - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen sind ein Synchronriementrieb und ein unrundes Riemenrad dafür, umfassend einen Zahnriemen (7) und zwei oder mehr verzahnte Riemenräder (1, 2, 3, 4), deren Verzahnung mit den Zähnen des Zahnriemens in Eingriff ist, wobei die Verzahnung von zumindest einem der Riemenräder (4) n Zahnlücken (8) und eine Wirklinie hat, die als Polynomzug mit folgenden Eigenschaften ausgebildet ist:- der Polynomzug ist an n Knoten PNTaus n Polynomen Pzusammengesetzt, weicht von der Kreisform um die Drehachse M dieses Riemenrads (4) ab und ist an den Knoten PNTdifferenzierbar- die Länge L der Polynome Pist gleich, so dass für den Umfang U des Polynomzugs die Gleichung gilt: U = n • L- der Polynomzug ist an keiner Stelle konkav, so dass an jeder Stelle für dessen Krümmung die Beziehung gilt: κ ≥ 0- die Zahnlücken erstrecken sich umfänglich im wesentlichen symmetrisch zu einer Symmetrieachse, die durch den jeweiligen Knoten PNTund dessen Krümmungsmittelpunkt Mverläuft- der Polynomzug ist unsymmetrisch, wobei dieses Riemenrad an den Knoten PNTWirkradien R= [PNTM] hat, von denen für einige oder alle Rdie Ungleichung gilt: R≠ r = U / (2 • π).Proposed are a synchronous belt drive and a non-round pulley therefor, comprising a toothed belt (7) and two or more toothed belt wheels (1, 2, 3, 4), the teeth of which mesh with the teeth of the toothed belt, wherein the toothing of at least one of Pulley wheels (4) has n tooth spaces (8) and a line of action, which is formed as a polynomial with the following properties: - The polynomial is at n nodes PNTaus n polynomials P composed, deviates from the circular shape about the rotation axis M of this pulley (4) and At the node PNTdifferential- the length L of the polynomials Pist is equal, so that for the circumference U of the polynomial pull the equation holds: U = n • L- the polynomial pull is not concave at any point, so that at each point for its curvature the relation the tooth gaps extend circumferentially substantially symmetrically to an axis of symmetry passing through the respective node PNT and its center of curvature M - the Polyno mzug is unbalanced, with this pulley at the nodes PNTWirkradien R = [PNTM], of which for some or all Rdie inequality holds: R ≠ r = U / (2 • π).
Description
Die Erfindung betrifft einen Synchronriementrieb und insbesondere einen Zahnriemensteuertrieb eines Verbrennungsmotors. Der Synchronriementrieb umfasst einen Zahnriemen und zwei oder mehr verzahnte Riemenräder, deren Verzahnung mit den Zähnen des Zahnriemens in Eingriff ist, wobei die Verzahnung von zumindest einem der Riemenräder n Zahnlücken und eine Wirklinie hat, die als von der Kreisform um die Drehachse dieses Riemenrads abweichender Polynomzug ausgebildet ist.The invention relates to a synchronous belt drive and in particular a timing belt drive gear of an internal combustion engine. The synchronous belt drive comprises a toothed belt and two or more toothed pulleys whose teeth mesh with the teeth of the toothed belt, the toothing of at least one of the pulleys having n tooth spaces and a line of action as a polynomial train deviating from the circular about the axis of rotation of this pulley is trained.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Riemenrad für den Synchronriementrieb.The invention also relates to a pulley for synchronous belt drive.
Synchronriementriebe mit unrunden Riemenrädern sind im Stand der Technik aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt. Die Unrundheit wirkt der Schwingungsanregung entgegen, die im Falle eines Zahnriemensteuertriebs durch die Nockenwellenwechselmomente in den Synchrontrieb eingebracht werden. Als einschlägiger Stand der Technik seien diesbezüglich die
Andere Ursachen für unerwünschte Schwingungen können die Anregung infolge des verzahnungsbedingten Polygoneffekts am Riemen oder die durch Reibung erzeugte Anregung im Einlauf und Auslauf der miteinander kämmenden Zähne sein. Diese Anregung ist zumindest akustisch dann besonders kritisch, wenn sie im Bereich der Resonanzfrequenz des Synchrontriebs liegt.Other sources of unwanted vibration may be the excitation due to the serration-related polygon effect on the belt or the friction generated excitation in the inlet and outlet of the intermeshing teeth. This excitation is at least acoustically particularly critical if it is in the range of the resonance frequency of the synchronous drive.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronriementrieb der eingangs genannten Art mit einem akustisch und mechanisch akzeptablen Schwingungsverhalten anzugeben.The present invention has for its object to provide a synchronous belt drive of the type mentioned with an acoustically and mechanically acceptable vibration behavior.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach soll der Polynomzug des zumindest einen Riemenrads weiterhin die folgenden Eigenschaften haben:
- 1. Der von der Kreisform um die Drehachse M dieses Riemenrads abweichende Polynomzug ist an n Knoten
PNTi aus n Polynomen Pi zusammengesetzt und an den KnotenPNTi differenzierbar. Aus der Differenzierbarkeit des Polynomzugs an den Knoten folgt, dass die Polynome mit jeweils derselben Steigung (1 . Ableitung) knickfrei an den Knoten zusammengesetzt sind. - 2. Die (gestreckte) Länge L der Polynome Pi ist gleich, so dass für den Umfang U des Polynomzugs die Gleichung gilt: U = n • L.
- 3. Der Polynomzug ist an keiner Stelle konkav, so dass an jeder Stelle für dessen Krümmung die Beziehung gilt: κ ≥ 0
- 4. Die Zahnlücken erstrecken sich umfänglich im wesentlichen symmetrisch zu einer Symmetrieachse, die durch den jeweiligen Knoten
PNTi und dessen Krümmungsmittelpunkt Mi verläuft. Unter dem Begriff „im wesentlichen symmetrisch“ ist zu verstehen, dass die Zahnlücken lediglich im Übergang zum unrunden Kopfkreis der Verzahnung nicht notwendigerweise achsensymmetrisch sind. In Verbindung mit der konstanten Länge L der Polynome Pi ergibt sich, dass auch die Zahnteilung des unrunden Riemenrads umfänglich konstant ist. - 5. Der Polynomzug ist unsymmetrisch, wobei das unrunde Riemenrad an den Knoten
PNTi Wirkradien Ri = [PNTi M] hat, von denen für einige oder alleRi die Ungleichung gilt: Ri ≠ r = U / (2 • π). In Worten ausgedrückt: der die Wirklinie bildende Polynomzug ist weder dreh- noch achsensymmetrisch, wobei die Größe der WirkradienRi , d.h. der effektiven Hebelarme des Zahneingriffs zwischen dem Zahnriemen und dem unrunden Riemenrad durch die Verbindungsstrecke zwischen dem jeweiligen KnotenPNTi und der Drehachse M des Riemenrads gegeben ist und wobei die Größe von zumindest einiger der WirkradienRi ungleich dem Wirkradius r einer kreisrunden Wirklinie ist, die denselben Umfang wie die Wirklinie des unrunden Riemenrads hat.
- 1. The polynomial train deviating from the circular shape around the rotation axis M of this pulley is at n nodes
PNT i composed of n polynomials P i and at the nodesPNT i differentiable. From the differentiability of the polynomial train at the nodes, it follows that the polynomials each have the same slope (1 , Derivation) kink-free at the nodes are composed. - 2. The (extended) length L of the polynomials P i is the same, so that for the circumference U of the polynomial train the equation holds: U = n • L.
- 3. The polynomial pull is not concave at any point, so that at each point for its curvature the relation holds: κ ≥ 0
- 4. The tooth spaces extend circumferentially substantially symmetrically to an axis of symmetry through the respective node
PNT i and whose center of curvature M i extends. The term "substantially symmetrical" means that the tooth gaps are not necessarily axisymmetric only in the transition to the non-circular head circle of the toothing. In conjunction with the constant length L of the polynomials P i, it follows that the pitch of the non-circular pulley is also circumferentially constant. - 5. The polynomial train is unbalanced, with the non-circular pulley at the node
PNT i Impact radii R i = [PNT i M] has, of which for some or allR i the inequality holds: R i ≠ r = U / (2 • π). Expressed in words, the polynomial tract forming the line of action is neither rotational nor axisymmetric, and the size of the effective radiiR i , ie the effective lever arms of the tooth engagement between the toothed belt and the non-circular pulley through the connecting path between the respective nodePNT i and the axis of rotation M of the pulley is given and wherein the size of at least some of the effective radiiR i is not equal to the effective radius r of a circular line of action which has the same circumference as the line of action of the non-circular pulley.
Die Radiendifferenz (
Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Riemenrad mit n Zahnlücken und einer derartigen Wirklinie gelöst.The problem is also solved by a pulley with n tooth spaces and such a line of action.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Dabei kann für die Wirkradien Ri ≠ r die Gleichung gelten: | Ri - r | = konstant. In Worten ausgedrückt: die Beträge der Radiendifferenzen (Ri - r) derjenigen Wirkradien
Für den Fall, dass die Zähnezahl n des unrunden Riemenrads gerade ist, können alle Radien
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein erfindungsgemäßer Synchronriementrieb mit zwei Ausführungsbeispielen unrunder Riemenräder schematisch dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 den Synchronriementrieb, der als Zahnriemensteuertrieb eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist, -
2 eine Darstellung der Wirklinie des unrunden Riemenrads gemäß1 , -
3 eine weitere Darstellung der Wirklinie gemäß2 , -
4 die Geometrie einer Zahnlücke des unrunden Riemenrads gemäß den vorstehenden1 bis3 , -
5 die Radiendifferenzen des unrunden Riemenrads gemäß den vorstehenden Figuren als Balkendiagramm, -
6 die Radiendifferenzen des zweiten Ausführungsbeispiels eines unrunden Riemenrads als Balkendiagramm.
-
1 the synchronous belt drive, which is designed as a toothed belt control drive of an internal combustion engine, -
2 a representation of the line of action of the non-circular pulley according to1 . -
3 a further representation of the line of action according to2 . -
4 the geometry of a tooth gap of the non-circular pulley according to the above1 to3 . -
5 the radii differences of the non-circular pulley according to the preceding figures as a bar chart, -
6 the radii differences of the second embodiment of a non-circular pulley as a bar chart.
Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass das Riementrum zwischen dem Riemenrad
Die
Der Polynomzug ist weder achsen- noch drehsymmetrisch. Folglich existiert weder eine Achse, die den Polynomzug in zwei spiegelsymmetrische Hälften trennt, noch kann der Polynomzug durch Drehung um bestimmte Winkel auf sich selbst abgebildet werden.The polynomial is neither axis nor rotationally symmetric. Consequently, there is neither an axis separating the polynomial train into two mirror-symmetric halves, nor can the polynomial train be imaged onto itself by rotation through certain angles.
Der jeweils an den Knoten
Die in
In einer nicht dargestellten Alternativausführung können die Radiendifferenzen (Ri - r) konstante Beträge | Ri - r | haben und lediglich im Vorzeichen von (Ri - r) schwanken.In an alternative embodiment, not shown, the radii differences (R i -r) can be constant amounts | R i - r | and only fluctuate in the sign of (R i -r).
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1448916 B1 [0003]EP 1448916 B1 [0003]
- US 2008/0085799 A1 [0003]US 2008/0085799 A1 [0003]
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