DE10247419A1

DE10247419A1 - Umschlingungsgetriebe

Info

Publication number: DE10247419A1
Application number: DE2002147419
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl.-Ing. Leweux; Dieter Dipl.-Ing. Nowak; Reinhard Dipl.-Ing. Steinkämper
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umschlingungsgetriebe (1), insbesondere Antrieb für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (2), zumindest einem Abtriebsrad (3, 4) sowie einem zwischen den An- und Abtriebsrädern (2 bis 4) verlaufenden Zugmittel (5). Das Zugmittel (5) wird über eine Spannvorrichtung (9, 10) gespannt und mittels mindestens einer Führungsvorrichtung (6 bis 8) geführt, wobei die Spannvorrichtung (6 bis 8) aus einem mit einer Spannrolle (9d) versehenen Spannhebel (9b) besteht, der von einem Zugmittelspanner (10) beaufschlagt wird. DOLLAR A Um ein Umschlingungsgetriebe (9) derart auszubilden, dass bei gleichzeitiger Geräuschminderung die Reibung des Getriebes reduziert ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Spannvorrichtung (9) zusätzlich zur Führung der Führungsvorrichtung (7) dient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschlingungsgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im weiteren soll auf ein Umschlingungsgetriebe bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere als Antrieb für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, eingegangen werden. Im Regelfall erfolgt heute bei Verbrennungsmotoren der Antrieb der Nockenwellen mit einem Kettentrieb. Um ein Schlagen der Kette zu vermeiden, braucht ein Kettentrieb in der Regel eine Führung. Ohne Führung befände sich der Kettenspanner ständig in Regelphase, was nicht nur negative Einflüsse auf die Motorsteuerung hätte, sondern auch zu einer Phasenverschiebung der Nockenwellen führen würde und damit zu einer dynamischen Belastung auf das gesamte System. Nur ein äusserst kurzer Kettentrieb, was in der Praxis bei Brennkraftmaschinen eher nicht vorkommt, kann ohne Führung auskommen. Zur Vermeidung dieser Kettenschwingungen wird die Kette häufig mit gekrümmten Kettenschienen geführt und gespannt. So zeigt die DE 199 59 521 A1 einen Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine, der eine Kurbelwelle und eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine mit einer endlosen Kette verbindet. Die Kette wird an ihrem Lasttrum und an ihrem Leertrum von jeweils einer Kettenschiene geführt und gespannt. Die Spannkräfte werden mit einem Kettenspanner hydraulisch auf die Kettenschienen übertragen. Die dadurch entstehende Gleitreibung zwischen der Kette und den Kettenschienen erzeugt hohe Reibleistungen.

Aus der DE 42 43 331 A1 ist ein gattungsgemässes Umschlingungsgetriebe bekannt, bei dem ein Antriebsrad über ein Zugmittel zwei Abtriebsräder antreibt, wobei am Leertrum des Zugmittels eine Spannvorrichtung und am Lasttrum des Zugmittels eine Führungsvorrichtung angeordnet ist. Die Spannvorrichtung besteht aus einem um eine Achse drehbaren und an seinem freien Ende mit einer Spannrolle versehenen Spannhebel, der von einem Kettenspanner beaufschlagt wird. Die Führung der Kette erfolgt über eine im Lasttrum des Zugmittels angeordnete, ständig in Wirkverbindung mit dem Zugmittel stehende Spannrolle. Somit erfolgt die Führung bzw. Beruhigung des Zugmittels nicht berührungsfrei, was nicht nur zu Verschleiss des Zugmittels, sondern auch zu erhöhten Reibleistungen führt.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die DE 196 10 301 A1 und die 199 19 594 A1 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umschlingungsgetriebe derart auszubilden, dass bei gleichzeitiger Geräuschminderung die Reibung des Getriebes reduziert ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in der nahezu berührungsfreien Führung der Kette. Durch die Erfindung wird erreicht, dass die Steuerkette mit ihrem Leertrum und mit ihrem Lasttrum in allen Richtungen sicher geführt ist und trotz sicherer Führung eine Reduzierung der Reibleistung erreicht ist. Dadurch dass, die leertrumseitige Führungsschiene erfindungsgemäss von der Spannvorrichtung geführt wird, kann das stets vorliegende Spiel zwischen Schiene und Kette aufrechterhalten werden, da die Spannvorrichtung bei einer Längung der Kette diese Längung zwar ausgleicht und dadurch die Position der Kette verändert, gleichzeitig aber die Position der Führungschiene mitverändert, so dass das Spiel zwischen Schiene und Kette erhalten bleibt. Desweiteren wird durch die nahezu berührungsfreie Führung der Kette auch eine Geräuschminderung erreicht.

Vorteilhafterweise kann die Führung der Führungsschiene gemäss drittem Ausführungsbeispiel über eine feste Verbindung von Führungsschiene und Spannvorrichtung erfolgen, wodurch im Vergleich mit den ersten beiden Ausführungsbeispielen die Lagerung des Spannhebels der Spannvorrichtung und die Kulissenreibung entfällt, was sowohl zu einer Gewichtsersparnis als auch zu einer weiteren Reibungsminderung führt.

Vorteilhafterweise erfolgt die Spannung der Kette nicht durch eine konventionelle Spannschiene sondern durch eine wälzbzw. gleitgelagerte Spannrolle, wodurch anstelle von ungünstiger Gleitreibung nur Rollreibung entsteht.

Vorteilhafterweise kann die Umlaufgeschwindigkeit der Kette durch Zwischenschalten einer Zahnradstufe reduziert werden, was eine Bauraumoptimierung, da somit die Abtriebsräder kleiner ausgelegt werden können, und eine Reibleistungsminderung bedeutet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Integration der Ölversorgung der Kette bzw. der Ölschmierung der Führungsschienen in die Führungsschienen selbst. Da die Führungsschienen ohnehin im Zylinderkopf bzw. im Kurbelgehäuse gelagert sind, kann der konventionelle Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine auch für die Ölversorgung der Kette herangezogen werden, so dass auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden kann.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

In den Figuren ist die Erfindung anhand von 3 Ausführungsbeispielen erläutert, wobei gleiche Bauteile in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigen:
1 ein Umschlingungsgetriebe gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel bei der ein Zugmittel über eine einen Spannhebel und eine Spannrolle umfassende Spannvorrichtung gespannt und mittels Führungsvorrichtungen geführt wird, wobei die Spannvorrichtung und eine der Führungsvorrichtungen über einen Zapfen am Spannhebel und eine Kulisse an dieser Führungsvorrichtung zusammenwirken,
2 ein Umschlingungsgetriebe gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei sich der Zapfen am Spannhebel mit einer Lagerstelle der Spannrolle deckt,
3 einen Teilschnitt durch die Führungsschienen des zweiten Ausführungsbeispieles mit Ölkanälen zur Versorgung der Kette mit Schmieröl, und
4 ein Umschlingungsgetriebe gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel, bei der die Spannvorrichtung mit einer Führungsvorrichtung fest verbunden ist.
In 1 ist ein Umschlingungsgetriebe 1 mit einem untenliegenden Antriebsrad 2, zwei obenliegenden Abtriebsrädern 3, 4 sowie einem zwischen den An- und Abtriebsrädern 2 bis 4 verlaufenden Zugmittel 5 dargestellt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen Steuerkettentrieb einer Brennkraftmaschine, wobei das von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine beaufschlagte Antriebsrad 2 über die Steuerkette 5, die Abtriebsräder 3, 4 zweier Nockenwellen der Brennkraftmaschine antreibt.
Um die Umfangsgeschwindigkeit der Kette 5 zu reduzieren, ist eine Zahnradstufe 14, vorzugsweise mit der Übersetzung i= 2:1, zwischen Antriebsrad 2 und Kette 5 geschalten.
Die Kette 5 wird durch eine zwei Führungsschienen 6, 7 aufweisende Führungsvorrichtung geführt, wobei die Führungsschienen 6, 7 vorteilhafterweise U-förmige, jeweils ein Kettentrum 5a, 5b aufnehmende Führungskanäle aufweisen, wodurch seitliche Ausschläge und damit unerwünschte Querschwingungen der Kette 5 unterbunden werden. Die eine Führungsschiene 6 führt die Kette 5 an ihrem Lasttrum 5a und die andere Führungsschiene 7 führt die Kette an ihrem Leertrum 5b, wobei wie in 1 gezeigt, kann auch eine weitere Führungsschiene 8 zur Aufnahme der Kette 5 zwischen den Abtriebsrädern 3, 4 vorgesehen sein. Die Führungsschienen 6 bis 8 verlaufen gerade und es ist jeweils zwischen Schiene 6 bis 8 und Kette 5 ein Spiel vorhanden, wodurch die Kette 5 eine im wesentlichen berührungsfreie Führung durch die Schienen 6 bis 8 erfährt.
Die Führungsschienen 6, 7 sind an ihren den Rädern 2 bis 4 zugewandten Enden 6a, 6b, 7a, 7b gelagert, wobei die lasttrumseitige Führungsschiene 6 ortsfest und die leertrumseitige Führungsschiene 7 beweglich gelagert ist. Die leertrumseitige Führungsschiene 7 ist an ihrem den Abtriebsrädern 3, 4 zugewandten Ende 7b um eine Achse 7c drehbar am Zylinderkopf gelagert. Die lasttrumseitige Führungsschiene 6 ist an ihrem den Abtriebsrädern 3, 4 zugewandten Ende 6a an einem hier nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und an ihrem dem Antriebsrad 2 zugewandten Ende 6b an einem hier ebenfalls nicht dargestellten Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine gelagert. Somit läuft die Kette 5 auf der Lasttrumseite 5a also in einer ortsfesten und geraden Führungsschiene 6, in der keine Querkräfte auf die Kette 5 wirken.
Die Kette 5 wird an ihrem Leertrum 5b durch eine Spannvorrichtung 9 gespannt, so dass das Lasttrum 5a der Kette 5 aus reichend gespannt ist, damit die Zugkraft des Antriebsrades 2 auf die Abtriebsräder 3, 4 übertragen werden kann. Die Spannvorrichtung 9 besteht aus einem am Kurbelgehäuse gelagerten, um eine Achse 9a drehbaren Spannhebel 9b, an dessen freiem Ende in einer Lagerstelle 9c eine Spannrolle 9d gelagert ist, wobei die Spannvorrichtung 9 von einem ebenfalls im Kurbelgehäuse gelagerten und am Spannhebel 9b angreifenden Kettenspanner 10 beaufschlagt wird. Vorteilhafterweise handelt es sich um einen hydraulischen Kettenspanner 10, der im Motorbetrieb vom Öldruck des Motors beaufschlagt wird. Durch den Kettenspanner 10 wird die Spannrolle 9d im Betrieb der Brennkraftmaschine gegen die Kette 5 gedrückt und rollt auf der Kette 5 ab, wobei die Spannrolle 9d vorzugsweise kein Zahnprofil aufweist und wälz- oder gleitgelagert ist. D.h. eine etwaige Längung der Kette 5 im Betrieb der Brennkraftmaschine wird durch die vom Kettenspanner 10 beaufschlagte Spannvorrichtung 9 ausgeglichen.
Erfindungsgemäss dient der Spannhebel 9b zusätzlich zur Führung der leertrumseitigen Führungsschiene 7. Die Führung erfolgt über eine an dem dem Antriebsrad 2 zugewandten Ende der Führungsschiene 7 vorgesehene Kulisse 7a, in welche ein am Spannhebel 9b angebrachter Zapfen 9e eingreift, welcher nicht mit der Lagerstelle 9c der Spannrolle 9d zusammenfällt. Der Zapfen 9e ist derart am Spannhebel 9b angeordnet, dass die mit dem Zapfen 9e zusammenwirkende Kulisse 7a in Verlängerung der Führungsschiene 7, d.h. im wesentlichen in Zugmittelrichtung verläuft. Die Führungsschiene 7 wird vom Spannhebel 9b derart geführt, dass das vorliegende Spiel zwischen Schiene 7 und Kette 5 auch bei Spannen der Kette 5 aufrechterhalten bleibt und dadurch keine Querkräfte auf die Kette 5 wirken. Der Spannhebel 9b gleicht bei einer ungewollten Längung der Kette 5 diese Längung aus, verändert aber dadurch die Position der Kette 5, gleichzeitig wird aber die Position der Führungschiene 7 durch den Spannhebel 9b mitverändert, so dass das Spiel zwischen Schiene 7 und Kette 5 erhalten bleibt.
2 zeigt ein weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der das oben beschriebene Umschlingungsgetriebe dahingehend verändert ist, dass der zur Führung der Führungsschiene 7 am Spannhebel 9b angebrachte Zapfen 9e mit der Lagerstelle 9c der Spannrolle 9d zusammenfällt, wodurch die Führungsschiene 7 an einem der Spannvorrichtung 9, 10 zugewandten Ende eine Umbiegung aufweist, so dass sich die Kulisse 7a mit der Lagerstelle 9c der Spannrolle 9d und dem Zapfen 9e deckt.
3 zeigt in einem Teilschnitt durch die Führungsschienen 6, 7 die Ölversorgung der Kette 5. Die Führungsschienen 6, 7 weisen zur Ölversorgung der Kette 5 Ölversorgungssysteme 12, 13 auf, wobei die leertrumseitige Führungsschiene 7 vom Zylinderkopf und die lasttrumseitige Führungsschiene 6 vom Kurbelgehäuse mit Öl versorgt wird. Das Ölversorgungssystem 12, 13 jeder Führungsschiene 6, 7 umfasst eine Ölübergabestelle 12a und 13a, im vorliegenden Fall eine Hohlschraube, über welche das Öl vom Zylinderkopf bzw. vom Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine in die Führungsschiene 6, 7 gelangt, im Anschluss daran einen parallel zur Kette 5 verlaufenden Ölkana1 12b, 13b und eine daran anschliessende Öleinspritzbohrung 12c, 13c, welche das Öl direkt an die Kette 5 bringt, wobei auch ein anderer Verlauf der Ölversorgungssysteme in den Führungsschienen 6, 7 denkbar wäre.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsmässen Umschlingungsgetriebes, bei welchem der Spannhebel 9b zur Führung der Führungsschiene 7 fest mit der Führungsschiene 7 verbunden ist.

Claims

Umschlingungsgetriebe (1), insbesondere Antrieb für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (2), zumindest einem Abtriebsrad (3, 4) sowie einem zwischen den An- und Abtriebsrädern (2 bis 4) verlaufenden Zugmittel (5), das über eine Spannvorrichtung (9) gespannt und mittels mindestens einer Führungsvorrichtung (6 bis 8) geführt wird, wobei die Spannvorrichtung (9, 10) aus einem mit einer Spannrolle (9d) versehenen Spannhebel (9b) besteht, wobei die Spannvorrichtung (9) von einem Zugmittelspanner (10) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (9) zusätzlich zur Führung der Führungsvorrichtung (7) dient.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (9) zur Führung der Führungsvorrichtung (7) mit der Führungsvorrichtung (7) verbunden ist.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der Führungsvorrichtung (7) über eine an der Führungsvorrichtung (7) vorgesehene Kulisse (7a), in welche ein am Spannhebel (9b) angebrachter Zapfen (9e) eingreift, erfolgt.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der Führungsvorrichtung (7) über eine feste Verbindung der Spannvorrichtung (9) mit der Führungsvorrichtung (7) erfolgt.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Führungsvorrichtung um Führungsschienen (6 bis 8) handelt.
Umschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (5) an seinem Leertrum (5b) über den Spannhebel (9b) gespannt und über die erste Führungsvorrichtung (7) geführt wird, an seinem Lasttrum (5a) über die zweite Führungsvorrichtung (8) und zwischen den Abtriebsrädern (3, 4) über die dritte Führungsvorrichtung (8) geführt wird.
Umschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lasttrumseitige Führungsvorrichtung (6) ortsfest und die leertrumseitige Führungsvorrichtung (7) beweglich gelagert ist.
Umschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leertrumseitige Führungsvorrichtung (7) an ihrem dem Spannhebel (9b) abgewandten Ende (7b) drehbar gelagert ist.
Umschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (9d) im Spannhebel (9b) wälzgelagert oder gleitgelagert ist.
Umschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtungen (6, 7) jeweils ein Ölversorgungssystem (12, 13) zur Ölversorgung des Zugmittels (5) aufweist.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölversorgungssystem (12, 13) eine Ölübergabestelle (12a, 13a), einen Ölkanal (12b, 13b) und eine Öleinspritzbohrung (12c, 13c) umfasst.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leertrumseitige Führungsvorrichtung (7) vom Zylinderkopf und die lasttrumseitige Führungsvorrichtung (6) vom Kurbelgehäuse mit Öl versorgt wird.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zwischenschaltung einer Zahnradstufe (14) zwischen Antriebsrad (2) und Zugmittel (5) die Umfangsgeschwindigkeit des Zugmittels (5) vermindert wird.
Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung i = 2:1 ist.
Umschlingungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Umschlingungsgetriebe (1) um einen Antrieb für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine handelt.
Umschlingungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Führungsvorrichtung (6 bis 8) gerade ausgebildet ist.