EP1969255A1 - Zugmitteltrieb für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Zugmitteltrieb für eine brennkraftmaschine

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EP1969255A1
EP1969255A1 EP06830209A EP06830209A EP1969255A1 EP 1969255 A1 EP1969255 A1 EP 1969255A1 EP 06830209 A EP06830209 A EP 06830209A EP 06830209 A EP06830209 A EP 06830209A EP 1969255 A1 EP1969255 A1 EP 1969255A1
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EP
European Patent Office
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pulley
drive
internal combustion
combustion engine
belt
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06830209A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Rasche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16F15/123—Wound springs
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    • F16F15/139—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses characterised by friction-damping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes or chains 

Definitions

  • the invention relates to a traction mechanism drive for an internal combustion engine, comprising at least one driving pulley, at least one driven pulley, a looping means designed as a belt or chain, a tensioning element and a damping element.
  • traction drives for internal combustion engines often occurs the problem that vibrations of the traction drive are excited by non-uniformities during operation of the internal combustion engine. This can lead to belt vibrations, inter alia in the longitudinal or transversal direction. Therefore, in conventional traction drives usually a separate damping element is used, such as a mechanical or hydraulic belt or chain tensioner, which converts mechanical vibrations into heat.
  • a vibration-insulating, disk-shaped described miges component which is constructed in two parts, wherein a radially inner region attached to the output shaft of an internal combustion engine and a radially outer region is used for torque transmission. With this component, several moving parts of an internal combustion engine can be decoupled by vibration technology.
  • a torsional vibration damper which comprises two components which are rotatable against the resistance of two deformable energy storage elements.
  • the energy storage elements may preferably be formed as arcuately arranged helical compression springs.
  • the invention has for its object to provide a traction drive for an internal combustion engine, are reliably damped in the vibrations and is simple in construction and thus inexpensive.
  • the at least one damping element is arranged on a driven or driving pulley and designed as a torsional vibration damper, the at least two against the force of an energy storage against each other rotatable sections and having a friction element.
  • the invention is based on the idea, instead of a separate damping element or a damping element having a clamping element to eliminate irregularities by a torsional vibration damper, which is arranged on a pulley. Accordingly, a clamping element without damper can be used, resulting in the desired simple structure of the traction mechanism according to the invention and thus cost savings.
  • the damping function is taken from the torsional vibration damper in the traction mechanism according to the invention, so that no Vibrations are transmitted from the unit, which is connected to the torsional vibration damper having pulley, to the belt and the other components of the traction drive.
  • the energy storage comprises two bow springs, which are supported in each case with its one end to a drive plate of the pulley and with its other end on a serving as a slip clutch damper cage. Due to the relative mobility of the two mutually rotatable sections results in the function of the slip clutch, by the friction element, the unwanted vibration energy is converted into heat.
  • the damping element can be arranged on a driven pulley, which is connected to a generator or a power steering pump or a water pump or an air compressor or other unit, preferably, the damping element can be arranged on the pulley of the generator, since the rotor of the Generators usually has the largest rotational mass of all aggregates.
  • the or a further damping element is arranged on a driving, connected to the crankshaft of the internal combustion engine pulley.
  • nonuniformities are eliminated immediately in the vicinity of their origin at the internal combustion engine.
  • the clamping element is designed as Elastriemen.
  • the Elastriemen itself serves as an elastic EIe- ment, a separate clamping element, such as a spring tensioner or a hydraulic tensioner is not required. Accordingly, the otherwise commonly used separate mechanical or hydraulic clamping element can be dispensed with.
  • the Elastriemen used in this variant has compared to conventional belts on a much greater elasticity.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a traction mechanism according to the invention
  • FIG. 2 is a sectional perspective view of a damper having a damper pulley
  • Fig. 3 shows another embodiment of a traction mechanism according to the invention.
  • Fig. 1 shows a belt drive 1 in a schematic representation.
  • the belt drive 1 comprises a driving pulley 2, which is connected to the crankshaft of an internal combustion engine, further comprises a mechanical tensioning element, which is designed as a spring tensioner and connected to a tensioning roller 3.
  • the tension roller 3 is pivotable against the spring force, which is symbolized in Fig. 1 by the dashed representation of the tension roller 3.
  • the tension roller 3 ensures that there is a specified belt tension in the belt drive 1.
  • the wrapping means is formed as a belt 4 in the illustrated embodiment.
  • the belt drive 1 has a pulley 5, which in this embodiment is coupled to a water pump.
  • a water pump In other embodiments of belt drives other ancillaries, such as a power steering pump, an oil pump or the like may be present, each having driven pulleys.
  • Another pulley, hereinafter referred to as the drive pulley 6, is coupled to a generator.
  • the drive pulley 6 has a damping element, which prevents the transmission of vibrations from the generator to the belt 4, or at least largely excludes. In order to prevent speed fluctuations or longitudinal vibrations of the belt 4 from affecting the generator, the drive pulley 6 is provided with a slip clutch.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a damping element having a belt or drive pulley in a sectional perspective view.
  • the drive pulley 6 comprises a hub 7 with an internal toothing, which is firmly connected in the installed state with the shaft of the generator.
  • the hub 7 is surrounded by a drive plate 8, in the axial direction next to the drive plate 8 is a damper cage 9, which serves as a slip clutch and has recesses in its interior for two bow springs whose length in the circumferential direction is slightly less than 180 °.
  • a damper cage 9 At the damper cage 9 is formed as a friction ring 10 friction element, which is acted upon on its other side by a plate spring 1 1.
  • Der Reibring 10 ist mit dem Dämpfer kaufig 9sky.
  • a cover cap 12 seals the drive disk 6 to the outside.
  • the function of the slip clutch results from the relative rotation of the drive plate 8 relative to the damper cage 9. The vibration damping and thus the conversion of kinetic energy into heat energy is essentially taken over by the friction ring 10, which is continuously acted upon by the spring force of the plate spring 1 1 and permanently exerts a damp
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a traction mechanism according to the invention.
  • Belt drive 13 in accordance with the belt drive shown in FIG. 1, comprises a driving pulley 2, a pulley 5 coupled to an accessory, and a drive pulley 6.
  • belt drive 13 has a stationary pulley 14 , that is, it is not a tension roller.
  • the belt is formed as Elastriemen 15, which has a particularly high elasticity compared to a conventional belt. Compliance with the specified belt force is ensured to a high degree by the Elastriemen 15, so that can be dispensed with a separate idler or the like. The damping of vibrations is ensured by the torsional vibration damper of the drive pulley 6.

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Abstract

Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer antreibenden Riemenscheibe, wenigstens einer angetriebenen Riemenscheibe, einem als Riemen oder Kette ausgebildeten Umschlingungsmittel, einem Spannelement und einem Dämpfungselement, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dämpfungslelement an einer angetriebenen oder antreibenden Riemenscheibe angeordnet und als Drehschwingungsdämpfer ausgebildet is, der zumindes zwei gegen die Kraft eines Energiespeichers gegeneinander verdrehbare Abschnitte und ein Reibelement aufweist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit we- nigstens einer antreibenden Riemenscheibe, wenigstens einer angetriebenen Riemenscheibe, einem als Riemen oder Kette ausgebildeten Umschlingungs- mittel, einem Spannelement und einem Dämpfungselement.
Hintergrund der Erfindung
Bei Zugmitteltrieben für Brennkraftmaschinen tritt häufig das Problem auf, dass durch Ungleichförmigkeiten während des Betriebs der Brennkraftmaschine Schwingungen des Zugmitteltriebs angeregt werden. Dadurch kann es zu Riemenschwingungen, unter anderem in longitudinaler oder transversaler Rich- tung, kommen. Daher wird bei herkömmlichen Zugmitteltrieben üblicherweise ein separates Dämpfungselement eingesetzt, etwa ein mechanischer oder hydraulischer Riemen- oder Kettenspanner, der mechanische Schwingungen in Wärme umwandelt.
Um eine nachteilige Beeinflussung von Nebenaggregaten, z. B. eines Generators, zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, schwere Drehmassen von dem Zugmitteltrieb abzukoppeln, beispielsweise durch einen Generatorfreilauf. Ein derartiger Generatorfreilauf ist in der WO 2004/01 1818 A1 beschrieben und wird auch als Overrunning Alternator Decoupler (OAD) bezeichnet. Dabei muss jedoch in dem Zugmitteltrieb zwingend ein separates Dämpfungselement vorgesehen werden, das den Bauaufwand und die Kosten erhöht.
In der DE 10 2005 008 381 A1 wird ein schwingungsisolierendes, scheibenför- miges Bauteil beschrieben, das zweiteilig aufgebaut ist, wobei ein radial innerer Bereich an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigt und ein radial äußerer Bereich zur Drehmomentübertragung eingesetzt wird. Mit diesem Bauteil können mehrere bewegte Teile einer Brennkraftmaschine schwingungs- technisch entkoppelt werden.
Aus der DE 10 2004 01 1 829 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, der zwei Bauelemente umfasst, die entgegen dem Widerstand von zwei verformbaren Energiespeicherelementen verdrehbar sind. Die Energiespeicherelemente können vorzugsweise als bogenförmig angeordnete Schraubendruckfedern ausgebildet sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem Schwingungen zuverlässig gedämpft werden und der einfach aufgebaut und damit kostengünstig ist.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Zugmitteltrieb für eine Brennkraftma- schine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das wenigstens eine Dämpfungselement an einer angetriebenen oder antreibenden Riemenscheibe angeordnet und als Drehschwingungsdämpfer ausgebildet ist, der zumindest zwei gegen die Kraft eines Energiespeichers gegeneinander verdrehbare Abschnitte und ein Reibelement aufweist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, anstelle eines separaten Dämpfungselements oder eines ein Dämpfungselement aufweisenden Spannelements Ungleichförmigkeiten durch einen Drehschwingungsdämpfer zu eliminieren, der an einer Riemenscheibe angeordnet ist. Dementsprechend kann ein Spann- element ohne Dämpfer eingesetzt werden, wodurch sich der gewünschte einfache Aufbau des erfindungsgemäßen Zugmitteltriebs und damit Kosteneinsparungen ergeben. Die Dämpfungsfunktion wird bei dem erfindungsgemäßen Zugmitteltrieb von dem Drehschwingungsdämpfer übernommen, so dass keine Schwingungen von dem Aggregat, das mit der den Drehschwingungsdämpfer aufweisenden Riemenscheibe verbunden ist, an das Umschlingungsmittel und die übrigen Komponenten des Zugmitteltriebs übertragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Energiespeicher zwei Bogenfedern umfasst, die sich jeweils mit ihrem einen Ende an einer Mitnehmerscheibe der Riemenscheibe und mit ihrem anderen Ende an einem als Rutschkupplung dienenden Dämpferkäfig abstützen. Durch die relative Beweglichkeit der beiden gegeneinander verdrehbaren Abschnitte ergibt sich die Funktion der Rutschkupplung, durch das Reibelement wird die unerwünschte Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt.
Bei dem erfindungsgemäßen Zugmitteltrieb kann das Dämpfungselement an einer angetriebenen Riemenscheibe angeordnet sein, die mit einem Generator oder einer Lenkhilfspumpe oder einer Wasserpumpe oder einem Klimakompressor oder einem anderen Aggregat verbunden ist, vorzugsweise kann das Dämpfungselement an der Riemenscheibe des Generators angeordnet sein, da der Rotor des Generators üblicherweise die größte Drehmasse aller Aggregate aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das oder ein weiteres Dämpfungselement an einer antreibenden, mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Riemenscheibe angeordnet ist. Bei dieser Variante werden Ungleichförmigkeiten unmittelbar in der Nähe ihres Entstehungsortes an der Brennkraftmaschine eliminiert.
Um eine weitere bauliche Vereinfachung des erfindungsgemäßen Zugmitteltriebs zu erzielen, kann es vorgesehen sein, dass das Spannelement als Elastriemen ausgebildet ist. Dabei dient der Elastriemen selbst als elastisches EIe- ment, ein separates Spannelement, etwa ein Federspanner oder ein hydraulischer Spanner ist nicht erforderlich. Dementsprechend kann auf das ansonsten üblicherweise verwendete separate mechanische oder hydraulische Spannelement verzichtet werden. Der bei dieser Variante eingesetzte Elastriemen weist gegenüber herkömmlichen Riemen eine wesentlich vergrößerte Elastizität auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugmitteltriebs;
Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht einer ein Dämpfungselement aufweisenden Riemenscheibe; und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zugmittel- triebs.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Riementrieb 1 in einer schematischen Darstellung. Der Rie- mentrieb 1 umfasst eine antreibende Riemenscheibe 2, die mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, ferner ein mechanisches Spannelement, das als Federspanner ausgebildet und mit einer Spannrolle 3 verbunden ist. Die Spannrolle 3 ist gegen die Federkraft verschwenkbar, was in Fig. 1 durch die gestrichelte Darstellung der Spannrolle 3 symbolisiert wird. Die Spannrolle 3 stellt sicher, dass in dem Riementrieb 1 eine festgelegte Riemenspannung vorliegt.
Das Umschlingungsmittel ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Riemen 4 ausgebildet. Als weitere Komponente weist der Riementrieb 1 eine Rie- menscheibe 5 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Wasserpumpe gekoppelt ist. Bei anderen Ausführungen von Riementrieben können weitere Nebenaggregate, etwa eine Lenkhilfspumpe, eine Ölpumpe oder dergleichen, vorhanden sein, die jeweils angetriebene Riemenscheiben aufweisen. Eine weitere Riemenscheibe, die nachfolgend als Antriebsscheibe 6 bezeichnet wird, ist mit einem Generator gekoppelt. Die Antriebsscheibe 6 weist ein Dämpfungselement auf, das die Übertragung von Schwingungen von dem Generator auf den Riemen 4 verhindert, bzw. zumindest weitgehend ausschließt. Um zu verhindern, dass sich Geschwindigkeitsschwankungen bzw. Longitudi- nalschwingungen des Riemens 4 auf den Generator auswirken, ist die Antriebsscheibe 6 mit einer Rutschkupplung versehen.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ein Dämpfungselement aufweisenden Riemen- bzw. Antriebsscheibe in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht.
Die Antriebsscheibe 6 ist bereits in einer anderen Patentanmeldung detailliert beschrieben worden, an dieser Stelle wird daher nur auf die wichtigsten Kom- ponenten eingegangen, soweit dies für das Verständnis erforderlich ist.
Die Antriebsscheibe 6 umfasst eine Nabe 7 mit einer Innenverzahnung, die im eingebauten Zustand fest mit der Welle des Generators verbunden ist. Die Nabe 7 ist von einer Mitnehmerscheibe 8 umgeben, in Axialrichtung neben der Mitnehmerscheibe 8 befindet sich ein Dämpferkäfig 9, der als Rutschkupplung dient und in seinem Inneren Ausnehmungen für zwei Bogenfedern aufweist, deren Länge in Umfangsrichtung jeweils etwas weniger als 180° beträgt. An dem Dämpferkäfig 9 liegt ein als Reibring 10 ausgebildetes Reibelement an, der auf seiner anderen Seite von einer Tellerfeder 1 1 beaufschlagt wird. Eine Ab- deckkappe 12 dichtet die Antriebsscheibe 6 nach außen ab. Die Funktion der Rutschkupplung ergibt sich durch die relative Verdrehung der Mitnehmerscheibe 8 gegenüber dem Dämpferkäfig 9. Die Schwingungsdämpfung und damit die Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärmeenergie wird im Wesentlichen von dem Reibring 10 übernommen, der kontinuierlich mit der Federkraft der Tellerfeder 1 1 beaufschlagt wird und permanent ein Dämpfungsmoment ausübt.
Die auf diese Weise erzielte Dämpfung ist so groß, dass in dem Riementrieb 1 auf ein separates Dämpfungselement verzichtet werden kann, es genügt daher, ein Spannelement ohne besondere Dämpfungseigenschaften zu verwenden.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zugmitteltriebs.
Der Riementrieb 13 umfasst in Übereinstimmung mit dem in Fig. 1 gezeigten Riementrieb eine antreibende Riemenscheibe 2, eine mit einem Nebenaggregat gekoppelte Riemenscheibe 5 sowie eine Antriebsscheibe 6. Anders als in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Riementrieb 13 eine ortsfeste Umlenkrolle 14 auf, das heißt es handelt sich nicht um eine Spannrolle. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Umschlingungsmittel als Elastriemen 15 ausgebildet, der im Vergleich zu einem herkömmlichen Riemen eine besonders hohe Elastizität aufweist. Die Einhaltung der festgelegten Riemenkraft wird dabei in hohem Maße durch den Elastriemen 15 sichergestellt, sodass auf eine separate Spannrolle oder dergleichen verzichtet werden kann. Die Dämpfung von Schwingungen wird durch den Drehschwingungsdämpfer der Antriebsscheibe 6 sichergestellt.
Bezugszahlen
1 Riementrieb
2 Riemenscheibe 3 Spannrolle
4 Riemen
5 Riemenscheibe
6 Antriebsscheibe
7 Nabe 8 Mitnehmerscheibe
9 Dämpferkäfig
10 Reibring
11 Tellerfeder
12 Abdeckkappe 13 Riementrieb
14 Umlenkrolle
15 Elastriemen

Claims

Patentansprüche
1. Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer antreibenden Riemenscheibe, wenigstens einer angetriebenen Riemenschei- be, einem als Riemen oder Kette ausgebildeten Umschlingungsmittel, einem Spannelement und einem Dämpfungselement, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dämpfungselement an einer angetriebenen oder antreibenden Riemenscheibe angeordnet und als Drehschwingungsdämpfer ausgebildet ist, der zumindest zwei gegen die Kraft eines Energiespeichers gegeneinander verdrehbare Abschnitte und ein
Reibelement aufweist.
2. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der E- nergiespeicher zwei Bogenfedern umfasst, die sich jeweils mit ihrem ei- nen Ende an einer Mitnehmerscheibe (8) der Riemenscheibe und mit ihrem anderen Ende an einem als Rutschkupplung dienenden Dämpferkäfig (4) abstützen.
3. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement an einer angetriebenen Riemenscheibe oder Antriebsscheibe (6) angeordnet ist, die mit einem Generator oder einer Lenkhilfspumpe oder einer Wasserpumpe oder einem Klimakompressor verbunden ist.
4. Zugmitteltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein weiteres Dämpfungselement an einer antreibenden, mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Riemenscheibe angeordnet ist.
5. Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement als Elastriemen (15) ausgebildet ist.
EP06830209A 2005-12-24 2006-11-30 Zugmitteltrieb für eine brennkraftmaschine Withdrawn EP1969255A1 (de)

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