DE4304829C2 - Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem von einem Kurbelwellenrad angetriebenen Zahnriemen, welcher über zumindest ein Nockenwellenrad zumindest eine Nockenwelle an­ treibt, wobei die Spannung des Zahnriemens durch wenigstens eine im Leertrumm am Rücken des Zahnriemens angreifende Spannrolle eingestellt wird.

Ein derartig gattungsbildender Zahnriemenantrieb ist in der DE 38 90 512 C2 beschrieben. Der dargestellte Fahrzeugmotor weist eine Kurbelwelle auf, an der als Antriebszahnscheibe ein Kurbelwellenrad angeordnet ist. Ober diese Antriebszahnscheibe werden über einen Zahnriemen eine Nockenwelle und andere Nebenaggregate des Motors angetrieben. Die Spannung des Zahnriemens wird leertrummseitig durch eine Spannrolle eingestellt.

Um die Geräuschentwicklung insbesondere bei einem schnell laufenden Zahnriementrieb zu verringern, wird in dieser Druckschrift vorgeschla­ gen, daß die Zahnköpfe und/oder Zahnlücken der Zahnscheiben auf der Mantelfläche eines Kegelstumpfes liegen. Dadurch wird der Zahnriemen zwischen den Zahnscheiben verdreht, so daß seine Spannung erhöht wird und Kräfte auftreten, die gegen die Erzeugung von Schwingungen Wider­ stand leisten, wodurch der Zahnriemen an Resonanzschwingen gehindert ist und damit seine Geräuschentwicklung verringert wird.

Nun hat sich aber gezeigt, daß insbesondere in einem Drehzahlbereich der Kurbelwelle von 1100 bis 1800 Umdrehungen pro Minute leertrumm­ seitig zwischen der Kurbelwelle und der nachgeordneten Spannrolle hochfrequente Riementransversalschwingungen auftreten. Diese werden durch die Überlagerung der Riemeneigenfrequenz mit der Zahneingriffs- bzw. Zahnauslauffrequenz des Zahnriemens aus dem Kurbelwellenrad er­ zeugt. Die Ursache hierfür ist in der flächigen Auflage des Zahnrie­ mens an der Spannrolle zu sehen, da dieser mit seiner Rückseite und nicht mit seinen Zähnen über die Lauffläche der Spannrolle läuft.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Zahnriemenantrieb so zu verbessern, daß im Bereich zwischen Kurbelwellenrad und nachgeordneter Spannrolle dessen Geräusch verringert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der Umfangs­ fläche der Spannrolle im Bereich von deren Quermittelebene eine um­ laufende Stufe angeordnet ist.

Durch diese zur Riemenmitte symmetrisch angeordnete Stufe auf der Lauffläche der Spannrolle wird eine Veränderung der Riemenquerstei­ figkeit erzeugt, die die Resonanzschwingungen, das heißt die Schwin­ gungen aus der Überlagerung der Eigenfrequenzschwingungen des Zahnrie­ mens mit den Schwingungen der Zahnriemens beim Einlauf bzw. Auslauf aus dem Kurbelwellenrad verringert. Somit wird eine wesentliche Ge­ räuschdämmung des Riemenantriebs zwischen Kurbelwellenrad und Spann­ rolle erzielt.

Die auf der Umfangsfläche der Spannrolle angeordnete Stufe bewirkt zwischen Riemenlauffläche und Zahnriemen die Ausbildung eines Luftpol­ sters, das ebenfalls die Resonanz und damit die Geräuschentwicklung positiv beeinflußt. Dieses Luftpolster entsteht dadurch, daß an der Lauffläche der Spannrolle der Zahnriemen mit seinem Rücken nur par­ tiell aufliegt das heißt er wird an drei Stellen auf der Lauffläche der Spannrolle geführt. Einmal eine flächenhafte Berührung in der Mitte der Spannrolle durch die dort ausgebildete Stufe und eine li­ nienförmige Auflage an den jeweiligen Riemenenden.

Die auf der Umfangsfläche der Spannrolle angeordnete Stufe kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Aus fertigungstechnischen Grün­ den ist es in vorteilhafter Weise nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Stufe einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Aber auch eine ballige Ausbildung der Stufe, wie in Anspruch 3 beschrieben oder eine tra­ pezförmige Ausgestaltung wie in Anspruch 4 niedergelegt, sind weitere alternative Möglichkeiten. Bei der trapezförmigen Ausgestaltung der Stufe sollen nach Anspruch 5 die Schenkel des Trapezes gerundet ausge­ führt sein.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Brennkraftmaschine mit einem Zahnriemenantrieb von einer Kurbelwelle zu einer Nockenwelle mit einer Spannrolle und einem Neben­ aggregat,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Spannrolle,

Fig. 3 eine Einzelheit Y nach Fig. 2.

Zur Darstellung des Gesamtzusammenhanges sei zunächst auf Fig. 1 verwiesen.

Die dort dargestellte Brennkraftmaschine 1 weist eine Kurbelwelle 2 auf, die aus einem nicht näher bezeichneten Gehäuse herausragt und an ihrem Ende mit einem Kurbelwellenrad 3 drehfest verbunden ist. Die Antriebskraft der Kurbelwelle 2 wird über das Kurbelwellenrad 3 und einen Zahnriemen 8 über ein Nockenwellenrad 5 auf eine Nockenwelle 4 und auf eine mit 6 bezeichnete Abtriebsscheibe für ein Nebenaggregat des Motors, beispielsweise eine Ölpumpe übertragen. In nicht darge­ stellter Weise sind sowohl das Kurbelwellenrad 3, das Nockenwellenrad 5 und die Abtriebsscheibe 6 mit einem Zahnprofil versehen, in das der Zahnriemen 8 eingreift, der ebenfalls in genannter Figur aus Vereinfa­ chungsgründen nur teilweise mit Zähnen dargestellt wurde.

Der Zahnriemen 8 wird durch eine Spannrolle 7, die leertrummseitig zwischen der Kurbelwelle 2 und der Nockenwelle 4 angeordnet ist unter Spannung gehalten. Bei herkömmlichen Kraftübertragungseinrichtungen ist die Umfangsfläche der Spannrolle 7, das heißt die Riemenanlauf­ fläche in ihrem Querschnitt eben ausgebildet, so daß der Zahnriemen 8 mit seiner Rückseite über seine gesamte Breite an der Spannrolle 7 flächenhaft anliegt und so Resonanzschwingungen des Zahnriemens 8 im Bereich der Kurbelwelle 2 und der Spannrolle 7 begünstigt werden.

Bei der Spannrolle 7 in Fig. 2 besteht der Rollenkörper 14 aus einem Kunststoff und weist eine Doppel-T-förmige Querschnittsgestalt auf. Zur Gewichtsreduzierung sind beiderseits über den gesamten Umfang verteilt an den Stirnseiten des Rollenkörpers 14 nicht näher bezeich­ nete Aussparungen angeordnet, die durch versteifende Rippen von ein­ ander getrennt sind. Erfindungsgemäß ist der Rollenkörper 14 an seiner Umfangsfläche mittig mit einer Stufe 15 versehen, die die beschriebe­ nen positiven Eigenschaften eines derartigen Zahnriemenantriebes gewährleistet. Diese Stufe kann riemenbedingt mit den unterschiedlich­ sten Querschnitten ausgeführt sein und ist im vorliegenden Beispiel trapezförmig ausgebildet.

Der Rollenkörper 14 ist auf den Außenring 10 eines Kugellagers aufge­ preßt, dessen inneres Lagerteil 9 durch eine Nabe gebildet wird. Die auf Laufbahnen des äußeren Laufringes 10 und der Nabe 9 in Käfigen 12 geführten Lagerkugeln 11 werden nach außen durch Dichtringe 13 abge­ dichtet.

Aus der dargestellten Einzelheit in Fig. 3 ist erkennbar, daß der Zahnriemen 8 mit seiner Rückseite an der Riemenanlauffläche der Spann­ rolle 7 nur partiell anliegt. Die Riemenanlauffläche wird einerseits durch den flächenhaften Kontakt vom Mittelteil des Zahnriemens 8 mit der Stufe 15 und andererseits durch den linienförmigen Kontakt der Randbereiche des Zahnriemens 8 mit dem Rollenkörper 14 gebildet. Dadurch wird beiderseits der Stufe 15 ein in axialer Richtung sich verjüngender keilförmiger Spalt 16 gebildet. Dieser keilförmige Spalt 16 wirkt als Luftpolster und trägt ebenfalls zu einer Geräuschver­ minderung eines derartigen Zahnriemenantriebes bei.

Messungen des Geräuschpegels in Abhängigkeit von der Frequenz von Spannrollen herkömmlicher Bauart und von Spannrollen mit erfindungs­ gemäßer Ausbildung der Lauffläche haben ergeben, daß der Geräuschpegel insgesamt niedriger war, wenn eine Spannrolle verwendet wurde, auf deren Umfangsfläche eine Stufe vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Spannrolle, die insbesondere als ein Bauteil innerhalb einer Einrichtung zum Übertragen einer Drehkraft an einer Kurbelwelle auf eine Nockenwelle und anderer Aggregate einer Brenn­ kraftmaschine verwendet wird, ist jedoch nicht auf diesen Anwendungs­ zweck beschränkt, sondern kann bei jedem unter Spannung gehaltenen Riementrieb eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

1 Brennkraftmaschine
2 Kurbelwelle
3 Kurbelwellenrad
4 Nockenwelle
5 Nockenwellenrad
6 Abtriebsscheibe
7 Spannrolle
8 Zahnriemen
9 Nabe
10 Außenring
11 Wälzkörper
12 Käfig
13 Dichtung
14 Rollenkörper
15 Stufe
16 Keilförmiger Spalt

Claims (5)

1. Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem von einem Kurbel­ wellenrad (3) angetriebenen Zahnriemen (8), welcher über zumindest ein Nockenwellenrad (5) zumindest eine Nockenwelle (4) antreibt, wobei die Spannung des Zahnriemens (8) durch wenigstens eine im Leertrumm am Rücken des Zahnriemens (8) angreifende Spannrolle (7) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Umfangsfläche der Spannrolle (7) im Bereich von deren Quermittelebene eine umlaufende Stufe (15) angeordnet ist.

2. Steuertrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (15) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

3. Steuertrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (15) ballig ausgebildet ist.

4. Steuertrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (15) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.

5. Steuertrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schen­ kel des Trapezes gerundet ausgeführt sind.