DE10339292A1

DE10339292A1 - Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an Kettentrieben

Info

Publication number: DE10339292A1
Application number: DE2003139292
Authority: DE
Inventors: Armin Bauder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an Kettentrieben, insbesondere an Kettentrieben von Brennkraftmaschinen zum Antrieb zumindest einer Nockenwelle, mit zumindest zwei auf Wellen befindlichen Kettenrädern und einer umlaufenden Kette. Zur Dämpfung von Kettengeräuschen und zur Verminderung von Drehschwingungen wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Kettenrad zweiteilig mit einem Nabenkörper und einem radial äußeren Kettenkranz ausgebildet ist, wobei radial abragende Vorsprünge am Nabenkörper in komplementäre Ausnehmungen am Kettenkranz unter Belassung eines begrenzten Umfangsspiels formschlüssig eingreifen und zwischen den in Umfangsrichtung Antriebsmoment übertragenden Kontaktflächen Dämpfungsmittel vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an Kettentrieben, insbesondere an Kettentrieben von Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Nockenwellen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durch die DE 199 61 046 A1 ist ein ölgedämpftes Kettenrad eines Kettentriebes bekannt, bei dem am Fußkreis des Kettenrades ringförmige Dämpfungsscheiben angeordnet sind, die in radialer Richtung wirkende Ölkammern abdecken, also in radialer Richtung nachgiebig angeordnet sind. Damit soll insbesondere der Ketteneinlauf bedämpft werden, der bekanntermaßen insbesondere bei relativ kleinen Kettenrädern Geräusche verursachen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kettentrieb der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, der eine verbesserte Geräuschabkopplung ermöglicht und der ferner auch der Ausbildung von Drehschwingungen im Kettentrieb entgegenwirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Kettenrad zweiteilig mit einem Nabenkörper und einem radial äußeren Kettenkranz ausgebildet ist, wobei radial abragende Vorsprünge am Nabenkörper in komplementäre Ausnehmungen am Kettenkranz unter Belassung eines begrenzten Umfangsspiels formschlüssig eingreifen und zwischen den in Umfangsrichtung Antriebsmoment übertragenden Kontaktflächen Dämpfungsmittel vorgesehen sind. Die Dämpfungsmittel, z. B. gummielastische Puffer, bewirken einerseits eine Entkopplung bzw. Dämpfung der Kettengeräusche am Kettenrad und dämpfen zudem Drehschwingungen, wie sie beispielsweise bei Nockenwellenantrieben aufgrund der auf die Nockenwelle über den Ventiltrieb ausgeübten Wechselmomente auftreten können.

Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungsmittel durch eine zwischen den Kontaktflächen angeordnetes Flüssigkeit, insbesondere Öl, gebildet sind. Das in entsprechend ausgebildeten Spalten oder Kammern zwischen den Kontaktflächen befindliche Öl kann an das Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen oder durch hermetisch abgeschlossene Befüllungen geschaffen sein.

Besonders vorteilhaft ist der Nabenkörper nach Art eines Flügelrades mit umfangssymmetrisch verteilten Vorsprüngen versehen, wobei der Kettenkranz auf den dazwischenliegenden, rotationssymmetrischen Abschnitten des Nabenkörpers zentriert bzw. gelagert ist. Dies sichert eine radial weitgehendst spielfreie Lagerung des Kettenkranzes auf dem Nabenkörper und eine wirkungsvolle Bedämpfung insbesondere von Drehschwingungen aufgrund der Vielzahl von Kontaktflächen.

Dabei können fertigungstechnisch günstig die Vorsprünge jeweils mit rotationssymmetrischen Kopfflächen und radial verlaufenden Kontaktflächen ausgebildet sein, wobei gedachte Verlängerungen der Kontaktflächen eines jeden Vorsprunges sich radial innen in der Drehachse des Nabenkörpers schneiden.

Des weiteren können die Vorsprünge des Nabenkörpers und/oder die Ausnehmungen des Kettenkranzes an ihren Kontaktflächen mit Ölpolster bildenden Vertiefungen versehen sein, die insbesondere durch in Umfangsrichtung und/oder radial verlaufende Nuten hergestellt sind. Bei sich drehendem Kettenrad wird das Öl durch die Zentrifugalwirkung in den Nuten gestaut und bildet somit wirksam dämpfende Polster zwischen den Kontaktflächen; zudem sind derartige Nuten z.B. gießtechnisch einfach herstellbar.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können der Nabenkörper und der Kettenkranz in axialer Richtung durch die besagten Vorsprünge und Ausnehmungen abdeckende Bordscheiben zusammengehalten sein. Daraus resultieren relativ einfach zu fertigende Einzelteile des Kettenrades, die dann über die Bordscheiben zu einer Baueinheit verbindbar sind. Beispielsweise können der Nabenkörper und der Kettenkranz durch Fließpressen hergestellt sein, während die Bordscheiben einfache Drehteile oder Präzisions-Stanzteile sind.

Die Bordscheiben können dementsprechend separat hergestellt und am Nabenkörper und/oder am Kettenkranz befestigt sein.

Besonders vorteilhaft kann ferner zumindest eine radial innen liegende Ölfangnut am Kettenrad vorgesehen sein, die über Kanäle mit den besagten Kontaktflächen bzw. Ölpolstern an den Vorsprüngen verbunden ist. Dies ergibt eine besonders einfache Ölversorgung des Kettenrades, wenn der Kettentrieb wie üblich abgekapselt angeordnet und über ein Schmiersystem mit Schmieröl beaufschlagt ist.

Insbesondere kann eine ringförmige Ölfangnut in zumindest einer der Bordscheiben ausgebildet sein, die bei sich drehendem Kettenrad umher geschleudertes Schmieröl auffängt und den zu versorgenden Kontaktflächen durch die besagte Zentrifugalwirkung zuführt.

Dabei kann die Ölfangnut über z.B. durch Bohrungen einfach herstellbare Querkanäle in der Bordscheibe und/oder dem Nabenkörper mit den besagten Kontaktflächen verbunden sein.

Baulich besonders vorteilhaft kann der Kettenkranz im Querschnitt T-förmig gestaltet sein. Die Bordscheiben liegen dabei radial innerhalb des breiteren Ringabschnittes des Kettenkranzes, wobei die Bordscheiben an dem Nabenkörper befestigt sind. Dies ergibt eine axial besonders kurz bauende Konstruktion des Kettenrades, so dass dieses ggf. problemlos mit einem bereits bestehenden Kettentrieb kompatibel ist.

Schließlich können die Bordscheiben mit dem Nabenkörper zur Erzielung einer baulich günstigen und robusten Konstruktion vernietet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 ein Kettenrad eines Kettentriebes zum Antrieb einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine in einem teilweisen Querschnitt gemäß Linie I-I der 2;
2 das Kettenrad gemäß 1 in einem Teilschnitt entlang der Linie II–II der 1; und
3 einen weiteren Teilschnitt durch das Kettenrad gemäß Linie III–III der 1.
In der 1 ist mit 10 ein Kettenrad bezeichnet, das mit zumindest einem weiteren Kettenrad und einer Rollenkette (nicht dargestellt) einen Kettentrieb bildet. Dabei sitzt das nicht dargestellte, antreibende Kettenrad auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, während das Kettenrad 10 auf der nur angedeuteten Nockenwelle 12 positioniert ist und diese antreibt. Selbstverständlich kann auch eine handelsübliche Spanneinrichtung für die Rollenkette vorgesehen sein.
Das Kettenrad 10 setzt sich aus einem scheibenförmigen Nabenkörper 14 und einem im Querschnitt (vgl. 2 und 3) T-förmigen Kettenkranz 16 sowie zwei den Nabenkörper 14 und den Kettenkranz 16 axial zusammenhaltenden, ringförmigen Bordscheiben 18, 20 zusammen. Die Bordscheiben 18, 20 sind wie ersichtlich über Niete 22 fest mit dem Nabenkörper 14 verbunden und erstrecken sich radial nach außen, wobei sie dicht an den breiteren Abschnitt 16a des Kettenkranzes 16 angrenzen. Der Kettenkranz 16 weist in bekannter Weise Zähne (ohne Bezugszeichen) zum Eingriff mit der Rollenkette auf.
Der Nabenkörper 14 ist in nicht dargestellter Weise auf der Nockenwelle 12 befestigt und nach Art eines Flügelrades mit radial abragenden, umfangssymmetrischen Vorsprüngen 24 versehen. Zwischen den Vorsprüngen 24 sind rotationssymmetrische Führungsflächen 14d ausgebildet, die in Verbindung mit komplementären Führungsflächen am Kettenkranz 16 zur zentrischen Lagerung des Kettenkranzes 16 auf dem Nabenkörper 14 dienen.
Die Vorsprünge 24 ragen in Umfangsrichtung formschlüssig in komplementäre Ausnehmungen 26 des Kettenkranzes 16 ein, wobei deren rotationssymetrische Kopfflächen 24a und die radial verlaufenden Kontaktflächen 24b nicht mit Bezugszeichen versehenen Kontaktflächen in den Ausnehmungen 26 unter Belassung eines geringfügigen Spalts gegenüberliegen. Der in Umfangsrichtung ein begrenztes Spiel ermöglichende Spalt zwischen dem Nabenkörper 14 und dem Kettenkranz 16 ist so bemessen, dass die auftretenden Drehschwingungen bedämpfbar sind und trotzdem die zu fordernde Antriebsgenauigkeit im Kettentrieb erhalten bleibt.
Ferner sind die radial verlaufenden Kontaktflächen 24b eines jeden Vorsprunges 24 so ausgebildet, dass deren gedachte Verlängerungen nach innen sich jeweils in der Drehachse des Kettenrades 10 schneiden.
Die Kopfflächen 24a und die radial verlaufenden Kontaktflächen 24b der Vorsprünge 24 sind mit Vertiefungen bzw. umlaufenden Nuten 24c versehen, die als Fördernuten dienen und zusätzliche Ölpolster insbesondere zwischen den Kontaktflächen 24b und den angrenzenden Kontaktflächen des Kettenkranzes 16 bilden.
An die eine Bordscheibe 20 (vgl. 2 und 3) ist ein ringförmig umlaufender Kragen 28 angeformt, der eine nach innen offene Ölfangnut 30 begrenzt. Die Ölfangnut 30 korrespondiert über mehrere als Bohrungen ausgeführte Querkanäle 32 in der Bordscheibe 20 wie ersichtlich mit den zwischen den Vorsprüngen 24 liegenden, rotationssymmetrischen Führungsflächen 14d, so dass Öl über die Ölfangnut 30, die Querkanäle 32 und die Führungsflächen 14d aufgrund der Zentrifugalwirkung bei sich drehendem Kettenrad 10 in die Spalte und Nuten 24c zwischen den Kontaktflächen 24a, 24b gefördert wird. Durch die die Vorsprünge 24 und die Ausnehmungen 26 dichtend überragenden Bordscheiben 18, 20 wird das Öl dabei in den besagten Spalten und Nuten 24c im wesentlichen gehalten.
Im Betrieb des Kettentriebes bzw. bei sich drehendem Kettenrad 10 wird umher geschleudertes Schmieröl über die Ölfangnut 30 aufgefangen und aufgrund der Zentrifugalwirkung über die Querkanäle 32 und die Führungsflächen 14d zu den Kontaktflächen 24b und den Kopfflächen 24a zwischen die Vorsprünge 24 und die Ausnehmungen 26 gefördert. Durch die gebildeten Ölpolster werden sowohl Geräusche im Kettentrieb als auch insbesondere Drehschwingungen gedämpft.
Im Kettenkranz 16 sind ferner Entlüftungsbohrungen 34 angeordnet (vgl. 1), die von den Ausnehmungen 26 radial nach außen in die Zahnfußbereiche der Verzahnung des Kettenkranzes 16 münden. Die Entlüftungsbohrungen 34 sichern eine ständige Befüllung der besagten Spalte und Nuten 24c bzw. der Kontaktflächen 24a und 24b mit Öl und bilden eine zusätzliche Schmierung und Bedämpfung der umlaufenden Rollenkette.
Da bekanntlich auch Drehschwingungen an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anliegen können, kann ggf. auch dieses Kettenrad entsprechend gedämpft ausgebildet sein. Anstelle der einen Bordscheibe 20 mit Ölfangnut 30 kann auch die zweite Bordscheibe 18 eine Ölfangnut aufweisen.

Claims

Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an Kettentrieben, insbesondere an Kettentrieben von Brennkraftmaschinen zum Antrieb zumindest einer Nockenwelle, mit zumindest zwei auf Wellen befindlichen Kettenrädern und einer umlaufenden Kette, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kettenrad (10) zweiteilig mit einem Nabenkörper (14) und einem radial äußeren Kettenkranz (16) ausgebildet ist, wobei radial abragende Vorsprünge (24) am Nabenkörper (14) in komplementäre Ausnehmungen (26) am Kettenkranz (16) unter Belassung eines begrenzten Umfangsspiels formschlüssig eingreifen und zwischen den in Umfangsrichtung Antriebsmoment übertragenden Kontaktflächen (24b) Dämpfungsmittel vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsmittel durch eine zwischen den Kontaktflächen (24b) angeordnete Flüssigkeit, insbesondere Öl, gebildet sind.
Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (14) nach Art eines Flügelrades mit umfangssymetrisch verteilten Vorsprüngen (24} versehen ist und dass der Kettenkranz (16) auf den dazwischenliegenden, rotationssymmetrischen Abschnitten des Nabenkörpers (14) zentriert bzw. gelagert ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (24) jeweils mit rotationssymmetrischen Kopfflächen (24a) und radial verlaufenden Kontaktflächen (24b) ausgebildet sind, wobei gedachte Verlängerungen der Kontaktflächen (24b) eines jeden Vorsprunges (24) sich radial innen in der Drehachse des Nabenkörpers (14) schneiden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (24) des Nabenkörpers (14) und/oder die Ausnehmungen (26) des Kettenkranzes (16) an ihren Kontaktflächen (24b) mit Fluidpolster bildenden Vertiefungen (24c) versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen durch in Umfangsrichtung und/oder radial verlaufende Nuten (24c) hergestellt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (14) und der Kettenkranz (16) in axialer Richtung durch die Vorsprünge (24) und Ausnehmungen (26) abdeckende Bordscheiben (18, 20) zusammengehalten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordscheiben (18, 20) separat hergestellt und am Nabenkörper (14) und/oder am Kettenkranz (16) befestigt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine radial innen liegende Ölfangnut (30) am Kettenrad (10) vorgesehen ist, die über Kanäle (32) mit den besagten Kontaktflächen (24b) bzw. Nuten (24c) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmige Ölfangnut (30) in zumindest einer der Bordscheiben (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangnut (30) über Querkanäle (32) in der Bordscheibe (20) und/oder dem Nabenkörper (14) mit den besagten Kontaktflächen (24b) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kettenkranz (16) im Querschnitt T-förmig gestaltet ist und dass die Bordscheiben (18, 20) radial innerhalb des breiteren Ringabschnittes (16a) des Kettenkranzes (16) liegen, wobei die Bordscheiben (18, 20) an dem Nabenkörper (14) befestigt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordscheiben (18, 20) mit dem Nabenkörper (14) vernietet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kettenkranz (16) von den Ausnehmungen (26) radial nach außen führende Entlüftungsbohrungen (34) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrungen (34) in die Zahnfußbereiche der Verzahnung des Kettenkranzes (16) münden.