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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Kraftübertragungsketten. Die Erfindung
ist speziell anwendbar bei Kraftübertragungsketten
mit invertierten Zähnen
oder der geräuscharmen
Art, die zur Motorsteuerung sowie zur Kraftübertragung von einem Drehmomentwandler
zu einem Getriebe oder in einem Verteilergetriebe eines Kraftfahrzeuges
mit Vierradantrieb Verwendung finden.
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Die
Erfindung betrifft die Phasensteuerung der Ketteneinheiten und der
Kettenräder,
um das Aufprallgeräuschspektrum
und das Chordalwirkungsgeräuschspektrum
zu modifizieren. Speziell umfasst die Erfindung die Verwendung von
Steuerketten in Verbindung mit phasengesteuerten Kettenrädern zur Änderung
der Geräuschspektren
in einem Motorsteuersystem. Die Erfindung umfasst ferner die Verwendung
von ungeordneten Ketten in Verbindung mit phasengesteuerten Kettenrädern zur
Veränderung der
Geräuschspektren.
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Kraftübertragungsketten
finden in der Automobilindustrie in großem Umfang Verwendung. Derartige
Ketten werden für
Motorsteuervorrichtungen sowie für
die Kraftübertragung
vom Drehmomentwandler zum Getriebe oder für die Kraftübertra gung in einem Verteilergetriebe
eingesetzt. Kraftübertragungsketten
finden ferner in großem
Umfang für
industrielle Zwecke Verwendung.
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Eine
Art einer Kraftübertragungskette
wird als „geräuscharme
Kette" bezeichnet.
Derartige Ketten bestehen aus miteinander verschachtelten Sätzen von
Kettengliedern mit invertierten Zähnen. Ein Satz derartiger Kettenglieder
ist aus diversen Kettengliedern zusammengebaut, die Seite an Seite
oder benachbart zueinander angeordnet sind. Die Kettenglieder sind über Gelenkeinrichtungen
miteinander verbunden, bei denen es sich typischerweise um runde
Zapfen handelt, die in einem Paar von Öffnungen aufgenommen sind.
Ein Beispiel einer geräuscharmen
Kette ist in der
US-PS 4 342
560 beschrieben.
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Herkömmliche
geräuscharme
Ketten umfassen typischerweise sowohl Führungsglieder als auch Glieder
mit invertierten Zähnen.
Die Führungsglieder sind
auf den Außenrändern von
alternierenden Sätzen
von Kettengliedern angeordnet. Typischerweise positionieren die
Führungsglieder
die Kette seitlich auf dem Kettenrad. Führungsglieder kämmen üblicherweise
nicht mit dem Kettenrad.
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Die
Glieder mit invertierten Zähnen
oder Kettenradeingriffsglieder sorgen für die Kraftübertragung zwischen der Kette
und dem Kettenrad. Jedes Glied mit invertierten Zähnen umfasst
typischerweise ein Paar von Öffnungen
und ein Paar von herabhängenden
Zähnen.
Jeder Zahn besitzt eine Innenflanke und eine Außenflanke. Die Innenflanken
sind an einer Gabelung miteinander verbunden. Die Glieder mit in vertierten
Zähnen
sind typischerweise so ausgebildet, dass sie die Kettenradzähne kontaktieren,
um Kraft zwischen der Ketteneinheit und dem Kettenrad zu übertragen.
Die Glieder mit invertierten Zähnen oder
Antriebsglieder kontaktieren die Kettenradzähne entlang ihren Innenflanken
oder ihren Außenflanken
oder entlang einer Kombination von beiden Flanken. Die Kontakte
zwischen den Gliedern und den Kettenradzähnen können von einer Art sein, die
für eine
Kraftübertragung
sorgt, oder können
von der Art eines zufälligen
Kontaktes sein, oder einen Fußkontakt
oder Seitenkontakt aufweisen.
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Ein
herkömmlich
ausgebildeter geräuscharmer
Kettenantrieb besitzt eine geräuscharme
Endloskette, die um mindestens zwei Kettenräder gewunden ist, welche durch
Wellen gelagert werden. Durch die Drehung eines Antriebskettenrades
wird eine Kraftübertragung über die
Kette und eine hieraus resultierende Bewegung eines angetriebenen Kettenrades
erzeugt. Bei einem Motorsteuerungsantrieb ist das treibende Kettenrad
auf der Kurbelwelle des Motors montiert, während das angetriebene Kettenrad
auf der Nockenwelle montiert ist. Die Drehung einer Nockenwelle
wird auf diese Weise von der Drehung der Kurbelwelle über die
Kette gesteuert und ist hiervon abhängig. Eine Kette für einen
Motorsteuerungsantrieb ist in der US-PS 4 758 210 beschrieben.
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Ein
herkömmlicher
Kettenantrieb kann eine Ketteneinheit einer vergrößerten Breite
aufweisen, um hierdurch eine Kette mit größerer Festigkeit vorzusehen.
Alternativ dazu können
zwei Ketteneinheiten Seite an Seite zwischen Paaren von Kettenrädern angeordnet
sein, um entsprechende Kraft übertragungsergebnisse
wie mit einer einzigen Kette mit vergrößerter Breite zu erzielen.
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Motorsteuersysteme
besitzen in herkömmlicher
Weise mindestens ein Antriebskettenrad, das auf der Kurbelwelle
angeordnet ist, und mindestens ein angetriebenes Kettenrad, das
auf der Nockenwelle angeordnet ist. Durch die Drehung der Kurbelwelle wird
eine Drehung der Nockenwelle über
das Ketten- und Kettenradsystem bewirkt.
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Das üblichste
herkömmliche
Motorsteuersystem besitzt typischerweise ein einziges Kettenrad auf
der Kurbelwelle, das mit einem einzigen Kettenrad auf der Nockenwelle
verbunden ist, wobei das Kettenrad der Kurbelwelle die Hälfte der
Anzahl der Zähne
des Kettenrades der Nockenwelle aufweist. Eine derartige Nockenwelle
steuert typischerweise die Funktion des Ventilzuges über hydraulische
Hubelemente und Schwenkarme, die mit den Ventilschäften verbunden
sind.
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Bei
einem komplizierteren Motorsteuersystem des Standes der Technik
ist die Kurbelwelle über ein
Paar von Ketten mit zwei obenliegenden Nockenwellen verbunden. Die
Kurbelwelle besitzt zwei Kettenräder.
Jede Kette steht mit einem einzigen Kettenrad auf jeder der beiden
obenliegenden Nockenwellen in Verbindung. Typischerweise besitzen
die Kettensysteme Spanner auf der durchhängenden Seite einer jeden Kette,
um die Kettenspannung aufrechtzuerhalten, und Reibungsstoßdämpfer auf
der straffen Seite einer jeden Kette, um die Kettenbewegung während des
Betriebes zu steuern.
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Im
Stand der Technik finden auch kompliziertere Motorsteuersysteme
Verwendung. Solche Systeme besitzen Steuersysteme mit zwei obenliegenden
Nockenwellen für
jede Zylinderreihe. Die beiden Nockenwellen auf einer einzelnen
Reihe können
beide durch Verbindung mit der gleichen Kette gedreht werden. Alternativ
dazu kann die zweite Nockenwelle über einen zusätzlichen
Nockenwellen-Nockenwellen-Kettenantrieb gedreht werden. Die Nockenwellen-Nockenwellen-Antriebskette
kann ferner einen einzigen Spanner oder zwei Spanner für die Kettensteuerung
aufweisen. Alle diese Bauarten sind in verschiedenen Formen im Stand
der Technik bekannt.
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Herkömmliche
Steuersysteme des Standes der Technik können ebenfalls kompliziertere
Bauformen als ein einziges Kettenrad auf der Kurbelwelle, das ein
einziges Kettenrad auf einer Nockenwelle antreibt, aufweisen. Einige
Systeme besitzen ein leerlaufendes Kettenrad zwischen der Kurbelwelle
und Nockenwelle. Ein Kettensystem treibt dieses Kettenrad an, das
wiederum eine einzige Nockenwelle oder zwei obenliegende Nockenwellen
antreibt. Das leerlaufende Kettenrad ist so dimensioniert, dass
unterschiedliche Drehzahlen der Kurbelwelle und Nockenwelle ermöglicht werden.
Beispielsweise kann sich die Nockenwelle mit der doppelten Drehzahl
der Kurbelwelle drehen, wenn die Kettenräder für das Ketten- und Kettenradantriebssystem
entsprechend dimensioniert sind.
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Bei
Kettenantrieben entstehen Geräusche. Diese
Geräusche
werden von einer Vielzahl von Geräuschquellen erzeugt. Bei geräuscharmen
Ketten können
sie teilweise durch das Auf prallgeräusch erzeugt werden, das durch
die Kollision zwischen der Kette und dem Kettenrad zu Beginn des
Eingriffes entsteht. Die Lautstärke
des Aufprallgeräusches
wird u.a. durch die Aufprallgeschwindigkeit zwischen der Kette und
dem Kettenrad und die Masse der Kettenglieder, die das Kettenrad
in einem speziellen Augenblick oder Zeitschritt kontaktieren, beeinflusst.
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Das
Eingriffsaufprallgeräusch
ist bei Kettenantrieben generell ein periodisches Geräusch. Es wird
mit einer Frequenz wiederholt, die generell der Frequenz entspricht,
mit der die Kette mit dem Kettenrad kämmt. Diese Frequenz ist von
der Anzahl der Zähne
am Kettenrad und der Geschwindigkeit des Kettenrades abhängig. Der
Aufprall kann ein Geräusch
erzeugen, das unangenehme Reintöne
umfasst.
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Ein
anderer Grund für
die Geräuschbildung in
Kettenantrieben ist die Chordalwirkung der Kette und der Kettenräder, wenn
die Kette um die Kettenräder
läuft.
Eine derartige Chordalwirkung tritt auf, wenn das Kettenglied das
Kettenrad von der freien Kette aus erreicht. Der Eingriff zwischen
der Kette und dem Kettenrad mit der Ketteneingriffsfrequenz kann
zu einer Bewegung der freien Kette oder der Spanne der Kette (dem
Teil der Kette zwischen den Kettenrädern) in einer Richtung senkrecht
zur Kettenbewegung, jedoch in der gleichen Ebene wie die Kette und
die Kettenräder
führen.
Diese Vibrationsbewegung kann des weiteren einen unangenehmen Reinton
mit der Frequenz der Ketteneingriffsfrequenz oder einer hiervon
abgeleiteten Frequenz erzeugen.
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Es
sind viele Anstrengungen unternommen worden, um das Geräuschniveau
und die Frequenzverteilung in Kettenantrieben der geräuscharmen Kettenart
zu reduzieren und die unangenehmen Effekte der Reintöne zu minimieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft diejenigen Versuche zum Modifizieren
der Schallmuster über
diverse Phasensteuerungsbeziehungen zwischen der Ketteneinheit und den
Kettenrädern.
Durch die Phasensteuerung der Ketten- und Kettenradbeziehung kann
die Zahl der Kettengliedzähne
(oder die Masse der Kette), die während eines vorgegebenen Zeitintervalls
auf das Kettenrad treffen, verringert werden. In entsprechender
Weise kann durch die Phasensteuerung der Ketten- und Kettenradbeziehung
die Chordalwirkung oder Gelenkbewegung der Kette und des Kettenrades
verändert
oder phasengesteuert werden.
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Phasengesteuerte
Kettensysteme sind in der US-A-5 397 280, auf der die Oberbegriffe
der Patentansprüche
1 und 2 basieren, beschrieben. Die in dieser Veröffentlichung beschriebenen
phasengesteuerten Kettensysteme befassen sich mit der Phasensteuerung
von Motorsteuerantrieben.
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Als
Teil der phasengesteuerten Ketten- und Kettenradeinheit sieht die
vorliegende Erfindung eine modifizierte Kettenradkonstruktion vor.
Dieses modifizierte Kettenrad findet mit den phasengesteuerten Ketteneinheiten
Verwendung, um die phasengesteuerte Ketten- und Kettenradbeziehung
zu erreichen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft phasengesteuerte Ketteneinheiten
oder -systeme. Mit anderen Worten, sie betrifft Getriebesysteme,
Verteilergetriebesysteme oder Motorsteuer systeme, bei denen die Kettenräder in zwei
Teile oder separate Einheiten aufgespalten und die Teile versetzt
oder phasengesteuert relativ zueinander angeordnet sind, in Verbindung
mit einer einzigen Kette oder einer Vielzahl von Ketten.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Schaffung einer phasengesteuerten
Beziehung zwischen einem Paar von Ketteneinheiten und einem Paar
von Kettenrädern
in einem Kettensystem. Die Phasensteuerung dient dazu, das durch
Aufprall erzeugte Geräuschspektrum
zu modifizieren. Die Phasensteuerung der vorliegenden Erfindung
betrifft Modifikationen der Kettenradkonstruktion und der Beziehung zwischen
der Positionierung der Ketteneinheiten und Kettenräder.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ketten- und Kettenradantriebssystem
in einem Motorsteuersystem mit einem Ausgleichswellenantrieb geschaffen,
das umfasst: ein erstes und ein zweites Kurbelwellenkettenrad, die
mit einer Motorkurbelwelle verbunden sind, um hierzwischen eine
Kraftübertragung
vorzusehen, wobei jedes Kurbelwellenkettenrad eine Vielzahl von
beabstandeten Zähnen
besitzt und das erste und zweite Kurbelwellenkettenrad in paralleler
Beziehung entlang der Motorkurbelwelle angeordnet sind, wobei die
Zähne des
ersten Kurbelwellenkettenrades relativ zu den Zähnen des zweiten Kurbelwellenkettenrades versetzt
sind. Das Ketten- und Kettenradantriebssystem ist gekennzeichnet
durch ein erstes und zweites Ausgleichswellenkettenrad, die mit
einer ersten Motorausgleichswelle verbunden sind, wobei das erste und
zweite Ausgleichswellenkettenrad eine Vielzahl von beabstandeten Zähnen besitzen
und in paralleler Beziehung entlang der ersten Ausgleichswelle angeordnet
sind, wobei die Zähne
des ersten Ausgleichswellenkettenrades relativ zu den Zähnen des
zweiten Ausgleichswellenkettenrades versetzt sind, ein drittes und
viertes Ausgleichswellenkettenrad mit einer Vielzahl von beabstandeten
Zähnen,
wobei das dritte und vierte Ausgleichswellenkettenrad in paralleler Beziehung
entlang der zweiten Ausgleichswelle angeordnet sind und das erste
Kurbelwellenkettenrad zu dem ersten und dritten Ausgleichswellenkettenrad ausgerichtet
ist und eine erste Steuerketteneinheit besitzt, die das erste und
dritte Ausgleichswellenkettenrad mit dem ersten Kurbelwellenkettenrad
verbindet, wobei das zweite Kurbelwellenkettenrad zum zweiten und
vierten Ausgleichswellenkettenrad ausgerichtet ist und eine zweite
Steuerketteneinheit aufweist, die das zweite und vierte Ausgleichswellenkettenrad
mit dem zweiten Kurbelwellenkettenrad verbindet, wobei jede der
ersten und zweiten Ketteneinheit eine Vielzahl von miteinander verschachtelten Sätzen von
Kettengliedern mit invertierten Zähnen aufweist, welche die Zähne von
mindestens einem der Kettenräder
kontaktieren können,
wobei Drehzapfen benachbarte Sätze
von Kettengliedern miteinander verbinden und jedes Kettenglied Öffnungen zur
Aufnahme der Gelenkzapfen aufweist, das erste Ausgleichswellenkettenrad
mit der ersten Ausgleichswelle verbunden ist, um eine Kraftübertragung dazwischen
mit der ersten Ketteneinheit vorzusehen, das vierte Ausgleichswellenkettenrad
mit der zweiten Ausgleichswelle verbunden ist, um eine Kraftübertragung
hierzwischen mit der zweiten Ketteneinheit vorzusehen, und sich
das zweite Ausgleichswellenkettenrad unabhängig von der ersten Ausgleichswelle dreht
und sich die dritten Aus gleichswellenkettenräder unabhängig von der zweiten Ausgleichswelle drehen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht ferner ein Ketten- und Kettenradantriebssystem
in einem Motorsteuersystem vor, das umfasst: ein erstes und zweites
Kurbelwellenkettenrad, die mit einer Motorkurbelwelle verbunden
sind, um eine Kraftübertragung
hierzwischen vorzusehen, wobei jedes der Kurbelwellenkettenräder eine
Vielzahl von beabstandeten Zähnen
aufweist und das erste und zweite Kurbelwellenkettenrad in paralleler
Beziehung entlang der Motorkurbelwelle angeordnet sind, die Zähne des ersten
Kurbelwellenkettenrades relativ zu den Zähnen des zweiten Kurbelwellenkettenrades
versetzt angeordnet sind, ein erstes und zweites Nockenwellenkettenrad,
die mit einer ersten Motornockenwelle verbunden sind, wobei das
erste und zweite Nockenwellenkettenrad eine Vielzahl von beabstandeten Zähnen aufweisen
und das erste und zweite Nockenwellenkettenrad in paralleler Beziehung
entlang der ersten Nockenwelle angeordnet sind, wobei die Zähne des
ersten Nockenwellenkettenrades versetzt zu den Zähnen des zweiten Nockenwellenkettenrades angeordnet
sind, ein drittes und viertes Nockenwellenkettenrad, die mit einer
zweiten Motornockenwelle verbunden sind und eine Vielzahl von beabstandeten Zähnen besitzen,
wobei das dritte und vierte Nockenwellenkettenrad in paralleler
Beziehung entlang der zweiten Nockenwelle angeordnet sind und das
erste Kurbelwellenkettenrad zum ersten und dritten Nockenwellenkettenrad
ausgerichtet ist und eine erste Steuerketteneinheit aufweist, die
das erste und dritte Nockenwellenkettenrad mit dem ersten Kurbelwellenkettenrad
verbindet, das zweite Kurbelwellenkettenrad mit dem zweiten und
vierten Nockenwellenkettenrad ausgerichtet ist und eine zweite Steuerketteneinheit
aufweist, die das zweite und vierte Nockenwellenkettenrad mit dem
zweiten Kurbelwellenkettenrad verbindet, wobei jede der ersten und
zweiten Ketteneinheit eine Vielzahl von miteinander verschachtelten
Sätzen
von Kettengliedern mit invertierten Zähnen besitzt, welche die Zähne von
mindestens einem der Kettenräder
kontaktieren können, Drehzapfen
benachbarte Sätze
von Kettengliedern verbinden, jedes Kettenglied Öffnungen zur Aufnahme der Drehzapfen
aufweist, das erste Nockenwellenkettenrad mit der ersten Nockenwelle
verbunden ist, um eine Kraftübertragung
hierzwischen mit der ersten Ketteneinheit vorzusehen, und das vierte
Nockenwellenkettenrad mit der zweiten Nockenwelle verbunden ist,
um eine Kraftübertragung
hierzwischen mit der zweiten Ketteneinheit vorzusehen. Das Ketten-
und Kettenantriebssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das
zweite Nockenwellenkettenrad unabhängig von der ersten Nockenwelle und
das dritte Nockenwellenkettenrad unabhängig von der zweiten Nockenwelle
drehen.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Kettenräder eines Motorsteuersystems
in zwei Teile aufgeteilt, wobei die Teile relativ zueinander versetzt
oder phasengesteuert sind. Das Motorsteuersystem besitzt ein Antriebskettenrad, das
auf der Kurbelwelle angeordnet ist, und ein angetriebenes Kettenrad,
das auf der Nockenwelle angetrieben ist. Durch die Drehung der Kurbelwelle
wird eine Drehung der Nockenwelle über das Ketten- und Kettenradsystem
bewirkt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung werden Anstrengungen unternommen, um
die auf die beiden Ketten im phasengesteuerten System einwirkende Last
anzupassen. Wenn sich der Unterschied in den Mittendistanzen zwischen
den beiden Ketten einem Nullwert nähert, nähert sich die von jeder Kette
getragene Last einem gleichen Wert an. Durch Anpassung der Mittendistanzen
wird die Last gleichmäßiger verteilt,
so dass jede Kette etwa gleich verschleißt.
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Wenn
phasengesteuerte Ketten bei Systemen mit mehreren Achsen Verwendung
finden, kann die Lastverteilung ernsthaft gefährdet werden. Während das
Antriebskettenrad Seite an Seite angeordnete phasengesteuerte Kettenräder aufweisen
kann, wobei die Last auf beide Kettenräder aufgeteilt ist, können die
angetriebenen Kettenräder
eine gleiche Lastaufteilung über
die beiden Kettenräder
aufweisen oder aber auch nicht. Die vorliegende Erfindung benutzt
daher ein Kettenrad, bei dem nur eines der beiden Kettenräder jede
Welle antreibt. Da nur ein einziges angetriebenes Kettenrad Last
auf die angetriebene Welle überträgt, werden
die Lastverteilungsprobleme beseitigt.
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Das
Kettenrad der vorliegenden Erfindung sieht ein Paar von Seite an
Seite angeordneten Kettenrädern
vor, die um eine halbe Teilung versetzt oder phasengesteuert sind.
Dabei ist jedoch nur eines der beiden Seite an Seite angeordneten
Kettenräder
an der angetriebenen Achse befestigt, um eine Kraftübertragung
zu ermöglichen.
Das verbleibende Kettenrad ist gegenüber dem ersten Kettenrad unabhängig drehbar
und überträgt eine
Kraft auf die Welle. Mit anderen Worten, das verbleibende Kettenrad ist
in keiner Weise an der Welle, auf der es montiert ist, fixiert oder
hiermit verbunden und kann sich frei drehen, wobei es in keiner
Weise die Welle antreibt.
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Das
Kettenrad der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für ein phasengesteuertes
Motorausgleichssystem, bei dem eine einzige Kurbelwelle Verwendung
findet, um mehrere Ausgleichswellen mit einem Paar von phasengesteuerten
Ketteneinheiten anzutreiben. Jede Ausgleichswelle besitzt ein Paar
von phasengesteuerten Kettenrädern, von
denen nur eines Kraft auf die Welle überträgt. Motorausgleichssysteme,
bei denen Ausgleichswellen Verwendung finden, benötigen relativ
wenig Energie zum Antrieb. Während
es zur Erzeugung von geringen Geräuschen noch einen Vorteil darstellt, jede
Ausgleichswelle mit einem Paar von phasengesteuerten Kettenrädern anzutreiben,
muss bei dem System keine Kraft von beiden Kettenrädern auf
jede Welle übertragen
werden. Daher dient das geräuscharme
phasengesteuerte Ketten- und Kettenantriebssystem der vorliegenden
Erfindung zur Verringerung oder Beseitigung von Lastaufteilungsproblemen.
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Das
Kettenrad der vorliegenden Erfindung findet ferner Anwendung in
einem phasengesteuerten Steuersystem, bei dem eine einzige Kurbelwelle Verwendung
findet, um mehrere Nockenwellen und ein leerlaufendes Kettenrad
anzutreiben. Die Kurbelwelle kann auch dazu dienen, eine Hilfswelle,
wie eine Welle für
eine Ölpumpe
oder einen anderen Zubehörantrieb,
anzutreiben. In diesem System sind die Antriebskettenräder auf
der Kurbelwelle phasengesteuert, wobei beide Kettenräder Kraft
von der Welle über
die Kettenräder
auf die Ketten übertragen.
Bei den angetriebenen Kettenrädern übertragen
jedoch ein Kettenrad oder beide Kettenräder Kraft von der Kette über die
Kettenräder
auf die Welle. Durch die Verwendung der einzigen Kraftübertragungskettenräder auf
den angetriebenen Wellen wird das Lastaufteilungsproblem beseitigt.
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Bei
jeder Ketteneinheit sind die Kettenglieder miteinander verschachtelt,
so dass Sätze
von Kettengliedern gebildet werden. Jedes Kettenglied besitzt ein
Paar von Öffnungen,
wobei eine Öffnung
von einem Satz von Kettengliedern für eine Verflechtung mit einer Öffnung von
einem benachbarten Satz von Kettengliedern ausgerichtet ist. Dreheinrichtungen
in der Form von runden Zapfen oder Schwenkzapfen finden Verwendung,
um die benachbarten Sätze
von Kettengliedern über
die Öffnungen
zu verbinden und ein Verschwenken der Sätze der Kettenglieder relativ zu
benachbarten Sätzen
zu ermöglichen.
Führungsglieder
sind an alternierenden Sätzen
angeordnet, um die Ausrichtung der Kette auf den Kettenrädern aufrechtzuerhalten.
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Es
wird davon ausgegangen, dass durch die Verwendung von geräuscharmen
Ketteneinheiten und Kettenrädern,
die nach den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert sind,
Geräuschmuster erzeugt
werden können,
die im Vergleich zu Geräuschmustern,
die von einer Ketten- und Kettenradeinheit erzeugt werden, bei der
keine phasengesteuerten Ketten- und Kettenradbeziehungen Verwendung
finden, modifiziert sind. Die Ketteneinheit dieser Erfindung ist
zum Einsatz in einer Vielzahl von Arten von Ketteneinheiten und
mit einer Vielzahl von Kettenradzahnformen geeignet.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung werden nunmehr einige Ausführungsformen derselben, die
rein beispielhaft sind, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Hiervon zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Paares von phasengesteuerten Kettenrädern;
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2 eine
Seitenansicht eines Paares von phasengesteuerten Kettenrädern mit
versetzten Zähnen,
die um eine halbe Teilung phasenversetzt sind;
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3 eine
Schnittansicht eines Paares von phasengesteuerten Kettenrädern in
einer beabstandeten Position auf einer Welle;
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4 eine
Draufsicht auf ein Paar von Ketten, die um eine halbe Teilung phasengesteuert
oder versetzt sind;
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5 eine
Seitenansicht eines Kettengliedes mit geradlinigen Innenflanken;
-
6 eine
Seitenansicht eines Kettengliedes mit gekrümmten Innenflanken;
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7 eine
schematische Darstellung eines phasengesteuerten Steuerkettensystems
des Standes der Technik mit einer einzigen Nockenwelle und einer
einzigen Kurbelwelle;
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8 eine
Seitenansicht eines Paares von phasengesteuerten Kettenrädern der
vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Schnittansicht entlang Linie 9-9 in 8;
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10 eine
perspektivische Ansicht eines Paares von phasengesteuerten Kettenrädern der vorliegenden
Erfindung; und
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11 eine
schematische Ansicht eines mehrere Achsen aufweisenden phasengesteuerten Kettensystems,
das die phasengesteuerten Kettenräder der vorliegenden Erfindung
aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Phasensteuerung von Ketteneinheiten
mit zugehörigen Kettenrädern. Die
Phasensteuerung dient dazu, das durch Aufprall erzeugte Geräuschspektrum
sowie das durch Chordalwirkung erzeugte Geräuschspektrum zu modifizieren.
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Ein
Paar von herkömmlichen
phasengesteuerten Kettenrädern
ist in den 1, 2 und 3 gezeigt.
Die Kettenräder 10, 12 sind
auf der Welle 14 Seite an Seite angeordnet, jedoch um einen
halben Kettenradzahn zueinander versetzt oder phasengesteuert. Der
Kettenradzahn 16 auf dem Kettenrad 10 ist gegenüber dem
Kettenradzahn 18 auf dem benachbarten Kettenrad 12 um
einen halben Zahn versetzt angeordnet.
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Die
phasengesteuerten Ketten sind in 4 gezeigt.
Jede Ketteneinheit oder jeder Kettenabschnitt 20, 22 besitzt
Sätze 24, 26 von
Kettengliedern. Ein einziger Satz oder eine einzige Reihe von Kettengliedern
erstreckt sich über
die Breite der Kette und besitzt diverse miteinander verschachtelte
Kettenglieder. Die Sätze
sind dann mit benachbarten Sätzen
verschachtelt, um die endlose Ketteneinheit zu bilden.
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Beispiele
der Kettenglieder sind in den 5 und 6 gezeigt.
Das Kettenglied 30 besitzt ein Paar von invertierten oder
herabhängenden
Zähnen 32, 34.
Die Zähne
haben Innenflanken 36, 38 und Außenflanken 40, 42.
Das in 5 gezeigte Kettenglied besitzt generell geradlinige
Innen- und Außenflanken.
Jedes Kettenglied hat ein Paar von Öffnungen 44 zur Aufnahme
von Drehelementen oder Zapfen 46.
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Das
in 6 gezeigte Kettenglied 48 besitzt generell
geradlinige Außenflanken 50 52,
jedoch gekrümmte
oder bogenförmige
Innenflanken 54, 56. Die Innenflanken sind an
einer Gabelung 58 an der Unterseite des Kettengliedes miteinander
verbunden.
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Die
Kettenglieder sind über
Zapfen 46 miteinander verschachtelt oder verbunden. Führungsglieder 60 sind
mittels Presspassung an den Außenseiten
von alternierenden Reihen von Kettengliedern angeordnet. Diese Führungsglieder
halten die Kette auf dem Kettenrad und haben generell nichts mit
der Kraftübertragung
zu tun.
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Die
Ketteneinheit dient dazu, beispielsweise eine Motorsteuereinheit
anzutreiben, wie sie in den 7 und 8 gezeigt
ist und eine Nockenwelle 62 sowie eine Kurbelwelle 64 umfasst,
oder ein Verteilergetriebe für
Fahrzeuge mit Vierradantrieb. Auf der Kurbelwelle ist ein Paar von
phasengesteuerten Kettenrädern 66, 68 montiert,
während
entsprechende phasengesteuerte Kettenräder 70, 72 auf
der Nockenwelle montiert sind. Die Kettenräder bilden die Einrichtung
zur Kraftübertragung
zwischen der Kette und den beiden Wellen.
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Die
Kettenräder
der vorliegenden Erfindung sind in den 8, 9 und 10 gezeigt.
In diesen Figuren ist ein Paar von Kettenrädern 80, 82 Seite
an Seite, jedoch versetzt oder in phasengesteuerter Beziehung angeordnet.
Die Kettenräder 80, 82 der 8-10 ersetzen
die Kettenräder 70, 72 der 7.
Eines der Kettenräder 82 ist
auf die Welle gekeilt oder mit dieser verbunden, um für eine Kraftübertragung
zwischen dem Kettenrad und der Welle zu sorgen. Das andere Kettenrad 80 wird
von einer Federklemme 86 auf der Welle gehalten. Diese
Federklemme hält
die Kettenräder
zusammen, bildet jedoch keine Einrichtung zur Kraftübertragung
vom Kettenrad 80 auf die Welle. Somit drehen sich die beiden
Kettenräder
unabhängig
voneinander.
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Die
phasengesteuerten Kettenräder 80, 82 der
vorliegenden Erfindung finden vorzugsweise in phasengesteuerten
Kettensystemen mit mehreren Achsen Verwendung. Bei herkömmlichen
phasengesteuerten Kettensystemen überträgt ein Paar von phasengesteuerten
Antriebskettenrädern
Kraft auf ein Paar von Ketten von einer Antriebswelle. Die beiden
Ketten übertragen
dann die Kraft auf ein Paar von phasengesteuerten angetriebenen
Kettenrädern, die
mit der angetriebenen Welle verkeilt oder auf andere Weise verbunden
sind, um Kraft zu übertragen. In
derartigen Systemen kann die von jeder der beiden Ketten von der
Antriebswelle auf die angetriebene Welle übertragene Last nicht äquivalent
sein. Die Lastübertragung
oder Aufteilung der Last auf die beiden Ketten ist vorzugsweise
so gleich wie möglich, um äquivalente
Verschleißwerte
der Kettenräder
zu erreichen.
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Bei
Systemen mit mehreren Achsen, wenn beispielsweise eine Kurbelwelle
mehrere Nockenwellen in einem Motorsteuersystem antreibt, ist die Vergleichmäßigung der
Last oder eine gleiche Lastaufteilung schwieriger. Mit den Kettenrädern der vorliegenden
Erfindung werden daher die Lastaufteilungsprobleme, die bei dem
Kettensystem auftreten, bei dem nur eines der phasengesteuerten
Kettenräder
Last auf die angetriebene Welle überträgt, beseitigt.
Während
die bevorzugte Ausführungsform
dieses Systems die Verwendung der Kettenräder auf der angetriebenen Welle
umfasst, sind auch andere Anwendungsfälle im Rahmen der vorliegenden
Erfindung möglich.
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Ein
Beispiel eines Steuerkettensystems mit mehreren Achsen ist in 11 gezeigt.
Die in 11 dargestellte Kette hat die
Form einer phasengesteuerten Ketteneinheit, die der der 4 entspricht.
Bei den auf der Kurbelwelle dargestellten Kettenräder handelt
es sich um herkömmliche
phasengesteuerte Kettenräder,
während
die auf den Nockenwellen und den Ausgleichswellen montierten Kettenräder die Form
der vorliegenden Erfindung besitzen, die in den 8-10
gezeigt ist.
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Gemäß 11 überträgt die Kurbelwelle 100 die
Kraft über
Kurbelwellenkettenradpaare 102 und Kettenradpaare 104.
Das erste Kurbelwellenkettenradpaar 104 besitzt ein Paar
von phasengesteuerten Kettenrädern.
Diese beiden Kettenräder übertragen
beide Last oder Kraft auf Ketteneinheiten (oder Kettenpaare) 106.
Die Ketteneinheiten 106 bilden den Primärantrieb der beiden obenliegenden
Nockenwellen 108 und 110. Die Nockenwelle 108 besitzt
ein Paar von phasengesteuerten Kettenrädern 112. Auch die
Nockenwelle 110 besitzt ein Paar von phasengesteuerten
Kettenrädern 114.
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Die
Kettenräder
der vorliegenden Erfindung können
auf einer oder beiden Nockenwellen 108, 110 Verwendung
finden. Somit können
die phasengesteuerten Nockenwellenkettenräder 112 Kettenräder umfassen,
die beide Kraft auf die Nockenwelle übertragen, oder nur ein Kettenrad
aufweisen, das Kraft überträgt, wie
beispielsweise die in den 8, 9 und 10 dargestellten
Kettenradpaare der vorliegenden Erfindung. In entsprechender Weise
können die
phasengesteuerten Nockenwellenkettenräder 114 nur ein Kettenrad
aufweisen, das Kraft auf die Nockenwelle überträgt, oder es können beide
Kettenräder
Kraft auf die Nockenwelle übertragen.
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Die
Ketteneinheiten 106 treiben ferner leerlaufende Kettenräder 116 an.
Vorzugsweise überträgt nur eines
dieser phasengesteuerten Kettenräder
Last oder Kraft auf die leerlaufende Welle 118. Während nur
ein Kettenrad Kraft überträgt, ist
das Kettenradpaar um eine halbe Teilung phasengesteuert, damit das
System die Vorteile der Geräuschminde rungseffekte
der phasengesteuerten Ketten ausnutzen kann. Es ist die Absicht
der vorliegenden Erfindung, die Lastaufteilungsprobleme in bezug
auf die phasengesteuerten Kettenräder zu eliminieren, während gleichzeitig
die Vorteile einer Phasensteuerung vom Geräuschminderungsstandpunkt her
genutzt werden.
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Das
zweite Kurbelwellenkettenradpaar 102 führt eine Kraftübertragung über Ketteneinheiten 120 auf
ein Paar von Ausgleichswellen 122, 124 und eine leerlaufende
Welle 126 sowie wahlweise auf einen Zubehörantrieb,
wie einen Ölpumpenantrieb
(nicht gezeigt), durch. Die Ketteneinheiten 120 sind vorzugsweise
um eine halbe Teilung phasengesteuert und übertragen Kraft von den phasengesteuerten Kurbelwellenkettenrädern 102 auf
ein erstes Ausgleichswellenkettenradpaar 132 und ein zweites
Ausgleichswellenkettenradpaar 134. Vorzugsweise überträgt nur eines
der phasengesteuerten Kettenräder
in jedem der Kettenradpaare 132 und 134 Kraft
auf jede entsprechende Ausgleichswelle gemäß den erfindungsgemäß ausgebildeten
Kettenrädern.
In entsprechender Weise überträgt vorzugsweise
nur eines der phasengesteuerten Kettenradpaare in jedem Kettenradpaar 128 auf
der leer laufenden Welle 126 und einer wahlweisen Zubehörantriebswelle
(nicht gezeigt) Kraft auf jede entsprechende Welle. Das dargestellte
Ausgleichsantriebssystem ist ein bevorzugter Anwendungsfall der
vorliegenden Erfindung infolge der geringen Kraftanforderungen zum
Antreiben von jeder Ausgleichswelle. Der Ausgleichswellenantrieb
kann auch herkömmlich
ausgebildete oder nichtphasengesteuerte Kettenräder umfassen.
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Die
Ketteneinheiten des Kettenantriebssystems der 11 benutzen
herkömmliche
Reibungsstoßdämpfer 140 und
Spannvorrichtungen, um eine entsprechende Spannung aufrechtzuerhalten
und eine seitliche Steuerung in diversen Abschnitten des Kettenantriebes
durchzuführen.
Derartige Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt.
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Wie
vorstehend beschrieben, überträgt im Betrieb
nur eines der Kettenräder
der Paare der phasengesteuerten Kettenräder Kraft auf eine bestimmte angetriebene
Welle. Daher muss bei dem System kein Ausgleich oder keine Lastverteilung
zwischen den beiden phasengesteuerten Kettenrädern auf diesen angetriebenen
Wellen vorgenommen werden.
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Obwohl
diverse Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind, versteht es sich, dass die Erfindung
nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt
ist. Der Fachmann, an den sich die Erfindung richtet, kann Modifikationen
durchführen
und andere Ausführungsformen
unter Anwendung der Prinzipien dieser Erfindung insbesondere unter
Beachtung der vorstehend wiedergegebenen Lehren verwirklichen.