Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Umschlingungstriebbelt drive
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf einen Umschlingungstrieb, insbesondere Steue¬ rungsantrieb für eine Brennkraftmaschine oder eines ihrer Nebenaggregate, mit mindestens einem antreibenden Kurbelwellenrad und mindestens einem abtreibenden Zahnrad und einem sie verbindenden Umschlingungsmittel, wo¬ bei dem Umschlingungstrieb zur Beruhigung bei der Rotation eine Ungleich- förmigkeit aufprägt wird.The invention relates to a belt drive, in particular Steue¬ approximately drive for an internal combustion engine or one of its ancillaries, with at least one driving crankshaft and at least one abreibendem gear and a belt connecting them, where the Umschlingungstrieb for reassurance in the rotation unevenness is imprinted.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Steuerungsantriebe von Brennkraftmaschinen mit einem Kurbelwellenrad, zu¬ mindest einem Abtriebszahnrad und einer Kette oder einem Zahnriemen als Umschlingungsmittel, aber auch andere an Brennkraftmaschinen vorhandene Aggregatantriebe sind aufgrund von Drehmomentschwankungen bzw. Winkel- geschwindigkeitsänderungen Schwingungsänderungen unterworfen, die in Resonanzbereichen zu hörbaren Geräuschen führen können. Damit verbunden sind erhöhte Reibungskräfte, die die Lebensdauer des Umschlingungstriebes sowie dessen Wirkungsgrad beeinträchtigen können.Control drives of internal combustion engines with a crankshaft wheel, at least one driven gear and a chain or a toothed belt as a belt, but also other existing on internal combustion engine unit drives are subject to vibration fluctuations due to torque fluctuations or angular velocity changes, which can lead to audible noise in resonance ranges. This is associated with increased frictional forces that can affect the life of the belt drive and its efficiency.
Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen ist bereits vorgeschlagen worden, wenigstens eines der Räder so auszubilden, dass es bei der Rotation dem Trieb eine Ungleichförmigkeit aufprägt, wobei dies bei der DE 195 20 508 A1 dadurch erreicht wird, dass das entsprechende Rad unrund ausgebildet ist.In order to meet these difficulties, it has already been proposed to design at least one of the wheels in such a way that it imparts a nonuniformity to the drive during rotation, this being achieved in DE 195 20 508 A1 in that the corresponding wheel is non-circular.
Um eine Kompensation der Schwingungen der zweiten Motorordnung zu er¬ möglichen, ist für einen Motor mit vier Zylindern eine Riemenscheibe in ovaler
Ausführung notwendig. Der Durchmesser der Riemenscheibe ändert sich ste¬ tig, wobei sich im Versatz von 90° jeweils der kleine und der große Durchmes¬ ser abwechseln.In order to enable a compensation of the vibrations of the second engine order, a pulley is in oval for a motor with four cylinders Execution necessary. The diameter of the pulley changes steadily, with the small and the large diameters alternating in the offset of 90 °.
Möchte man das gleiche Prinzip an einem Motor mit nur drei Zylindern anwen¬ den, so wäre der theoretische Teilungswinkel 120°, das heißt bei 0 beginnend mit dem großen Durchmesser würde nach 120° der kleine Durchmesser folgen und nach 240° wieder der große Durchmesser erreicht sein und letztendlich bei 360° wieder ein kleiner Durchmesser, der dann auf den genau an dieser Stelle vorhandenen großen Ausgangs-Durchmesser treffen würde. Es ergäbe sich also an dieser Stelle ein Sprung, sodass eine solche Ausführung technisch nicht sinnvoll umsetzbar ist. Ein Dreizylindermotor benötigt theoretisch 1 ,5 mal den kleinen Durchmesser und 1 ,5 mal den großen Durchmesser. Bei einem Vierzylindermotor liegen die Verhältnisse bei 2:2, was technisch mit einer ova- len Scheibe realisierbar ist. Bei einem Sechszylinder liegt ebenso ein ganzzah¬ liges Verhältnis von 3:3 mit einem Polygonumfang der Scheibe vor. Bei einem Fünfzylindermotor liegen die Verhältnisse ähnlich wie bei einem Dreizylinder¬ motor. Hier hat man ein Verhältnis von 2,5 was bisher durch eine unrunde Aus¬ führung eines Zahnrades nicht erreicht werden konnte. Bei Motoren mit gera- den Zylinderzahlen, etwa einem Achtzylindermotor, kann ein Viereck verwen¬ det werden.If one wishes to apply the same principle to an engine with only three cylinders, the theoretical pitch angle would be 120 °, ie at 0 starting with the large diameter, the small diameter would follow after 120 ° and, after 240 °, the large diameter would again be achieved and finally at 360 ° again a small diameter, which would then hit the existing at this point large output diameter. It would therefore be at this point a jump, so that such a design is not technically feasible. A three-cylinder engine theoretically requires 1, 5 times the small diameter and 1, 5 times the large diameter. In a four-cylinder engine, the ratios are 2: 2, which is technically feasible with an oval disk. In the case of a six-cylinder, there is also an integer ratio of 3: 3 with a polygonal circumference of the disk. In a five-cylinder engine, the conditions are similar to those of a three-cylinder engine. Here, one has a ratio of 2.5 which up to now could not be achieved by a non-circular design of a toothed wheel. For engines with straight cylinder numbers, such as an eight-cylinder engine, a quadrangle can be used.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Umschlingungstrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der erweiterte Möglichkeiten zur Aufbrin¬ gung einer Ungleichförmigkeit zur Beruhigung des Triebes bietet.The invention is therefore an object of the invention to provide a belt drive of the type mentioned above, the extended possibilities for Aufbrin¬ tion of nonuniformity to calm the instinct offers.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine mit dem Kurbelwellenrad gekoppelte Riemenscheibe als Ausgleichsgetriebe vorgesehen, wobei dasTo solve this problem according to the invention coupled to the crankshaft pulley is provided as a differential gear, wherein the
Kurbelwellenrad oder die Riemenscheibe unrund, mit einer festgelegten Anzahl
von Abschnitten mit einem vergrößerten Durchmesser und derselben Anzahl von Abschnitten mit einem verringerten Durchmesser ausgebildet ist und die Übersetzung des Ausgleichsgetriebes der halben Zylinderzahl der Brennkraft¬ maschine, geteilt durch die Anzahl der Abschnitte mit dem vergrößerten Durchmesser, entspricht.Crankshaft or pulley out of round, with a fixed number is formed of sections with an enlarged diameter and the same number of sections with a reduced diameter and the translation of the differential gear of half the number of cylinders of Brennkraft¬ machine divided by the number of sections with the enlarged diameter corresponds.
Angewendet auf einen Fünfzylindermotor bedeutet dies, dass man beispiels¬ weise durch die ovale Ausbildung des Kurbelwellenrades oder der Riemen¬ scheibe ein Ausgleichsverhältnis von 2:2 mit zwei großen Durchmessern und zwei kleinen Durchmessern für einen Vierzylindermotor erzielt. Daraus ergibt sich eine Übersetzung des Ausgleichstriebes von 5:2 (halbe Zylinderzahl), ge¬ teilt durch 2 (Anzahl der Abschnitte mit vergrößertem Durchmesser), insgesamt also 1 ,25, was bedeutet, dass die Riemenschreibe sich mit der 1 ,25fachen Umdrehungsgeschwindigkeit des Kurbelwellenrades dreht.Applied to a five-cylinder engine, this means that, for example, the oval design of the crankshaft wheel or the pulley achieves a compensation ratio of 2: 2 with two large diameters and two small diameters for a four-cylinder engine. This results in a translation of the compensating drive of 5: 2 (half cylinder number), divided by 2 (number of sections with increased diameter), in total 1, 25, which means that the belt sprocket with the 1, 25 times the rotational speed of Crankshaft wheel turns.
Alternativ könnte man auch bei einem solchen Fünfzylindermotor von der drei¬ eckigen Ausbildung des Kurbelwellenrades oder der Riemenscheibe mit einem Ausgleichsverhältnis von 3:3 für einen Sechszylindermotor ausgehen. Daraus ergibt sich eine Übersetzung des Ausgleichsgetriebes von 5:2:3=0,83, also eine Untersetzung.Alternatively, it would also be possible in such a five-cylinder engine from the triangular design of the crankshaft wheel or the pulley with a compensation ratio of 3: 3 for a six-cylinder engine. This results in a translation of the differential of 5: 2: 3 = 0.83, so a reduction.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann dabei vorgese¬ hen sein, dass das Kurbelwellenrad mit der Riemenscheibe verzahnt ist. Dabei kann wahlweise ein rundes Kurbelwellenrad in einen runde Innenverzahnung der außen unrunden Verzahnung der Riemenscheibe eingreifen oder aber auch ein unrundes Kurbelwellenrad in eine runde Innenverzahnung der auch außen runden Verzahnung der Riemenscheibe eingreifen.According to a first embodiment of the invention can be vorgese¬ hen that the crankshaft gear is toothed with the pulley. In this case, either a round crankshaft gear engage in a circular internal toothing of the outside non-circular toothing of the pulley or even engage a non-circular crankshaft in a round internal teeth of the outer round teeth of the pulley.
Die beispielsweise notwendige Synchronisation zwischen der Kurbelwellenro- tation und den im Verhältnis 2:1 übersetzten Nockenwellen, die ja durch die mit anderer Umdrehungsgeschwindigkeit als das Kurbelwellenrad umlaufende
Riemenscheibe zunächst verändert ist, lässt sich durch entsprechende Wahl des Durchmessers dieser Riemenscheibe selbstverständlich kompensieren.The necessary synchronization, for example, between the crankshaft rotation and the camshafts, which are translated in the ratio 2: 1, which in fact circulates through the rotational speed which is different from that of the crankshaft wheel Belt pulley is initially changed, can be compensated by appropriate choice of the diameter of this pulley of course.
Alternativ zu einer solchen Verzahnung zwischen Kurbelwellenrad und Rie- menscheibe könnte auch ein Planetengetriebe als Ausgleichsgetreibe als Ver¬ bindung zwischen diesen beiden vorgesehen sein.As an alternative to such a toothing between the crankshaft wheel and belt pulley, it would also be possible to provide a planetary gear mechanism as a compensation drive as a connection between the two.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol¬ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeich¬ nung. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the fol lowing description of an embodiment and the Zeich¬ statement. Showing:
Fig. 1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Umschlingungstriebes mit einem Kurbelwellenrad und einer mit diesem verzahnten au¬ ßen unrund ausgebildeten Riemenscheibe; und1 is a partial view of a belt drive according to the invention with a crankshaft and a toothed with this outside Shen outrun trained pulley. and
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Umschlingungstriebs, bei dem anstelle derFig. 2 shows a detail of a belt drive, in which instead of
Verzahnung zwischen Kurbelwellenrad und Riemenscheibe ein Planetengetriebe als Ausgleichsgetriebe vorgesehen ist.Gearing between crankshaft pulley and pulley a planetary gear is provided as a differential gear.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In den Zeichnungen ist ein Umschlingungstrieb für einen Dreizylindermotor dargestellt. In den Figuren ist mit 1 das Zugmittel, also beispielsweise ein Zahnriemen bezeichnet, der in eine nicht erkennbare ovale Außenverzahnung einer Riemenscheibe 2 eingreift. Die Riemenscheibe 2 ist mit einer runden In¬ nenverzahnung 3 versehen, in die ein rundes Kurbelwellenrad 4 mit seiner Außenverzahnung 5 eingreift. Bei 6 ist der Teilkreisdurchmesser der Riemen- scheibe 2 an der Innenverzahnung 3 dargestellt, während bei 7 der Teilkreis¬ durchmesser des Kurbelwellenrades 4 schematisch angedeutet ist. Die Ver-
zahnungen sind so ausgebildet, dass das Umlaufverhältnis der Riemenscheibe zum Kurbelwellenrad 1 ,5 beträgt. Dies bedeutet, dass sich die Riemenscheibe um den Faktor 1 ,5 langsamer dreht als das Kurbelwellenrad. Dies ergibt zu¬ sammen mit dem Verhältnis 2:2 der ovalen Außenverzahnung der Riemen- scheibe 2 im Endergebnis 2:1 ,5 das heißt ein Umlaufverhältnis von 1 ,5:1 ,5 für einen Dreizylindermotor, was als direkte Teilung eines Zahnrades gar nicht erreicht werden könnte. Auf diese Art und Weise kann mit dem genannten Um¬ laufverhältnis Kurbelwellenrad zu Riemenscheibe von 1 ,5 durch die ovale Rie¬ menscheibe 2 und das damit verzahnte Kurbelwellenrad ein Ausgleichsgetrie- be gebildet werden, das in der Funktion das für drei Zylinder erforderliche Um¬ laufverhältnis von 1 ,5 bzw. eine Übersetzung von 3:2:2 = 0,75 ergibt.In the drawings, a belt drive for a three-cylinder engine is shown. In the figures, 1 denotes the traction means, that is, for example, a toothed belt, which engages in an unrecognizable oval external toothing of a pulley 2. The pulley 2 is provided with a round internal toothing 3 into which a round crankshaft wheel 4 engages with its external toothing 5. 6, the pitch circle diameter of the belt pulley 2 is shown on the internal toothing 3, while at 7 the pitch circle diameter of the crankshaft wheel 4 is indicated schematically. The Ver- Zahnungen are formed so that the circulation ratio of the pulley to the crankshaft 1, 5 amounts. This means that the pulley rotates by a factor of 1, 5 slower than the crankshaft. This results together with the ratio 2: 2 of the oval outer teeth of the pulley 2 in the final result 2: 1, 5 that is a circulation ratio of 1, 5: 1, 5 for a three-cylinder engine, which is not as direct division of a gear could be achieved. In this way, with the aforementioned circumferential ratio of the crankshaft pulley to the pulley of FIG. 1, 5 through the oval pulley 2 and the crankshaft gear toothed therewith, a differential gear can be formed, which in function has the necessary Um¬ ratio for three cylinders of 1, 5 or a translation of 3: 2: 2 = 0.75.
In Fig. 2 ist anstelle der Verzahnung von Kurbelwellenrad 4 und Riemenschei¬ be 2 - wobei auch in diesem Fall wiederum die Außenverzahnung der Riemen- scheibe 2 oval ausgebildet ist - eine Verbindung durch ein Planetengetriebe als Ausgleichsgetriebe mit einem Planententräger 8 und den Planetenrädern 9 vorgesehen.In Fig. 2 is instead of the teeth of the crankshaft 4 and Riemenschei¬ be 2 - which in this case turn the outer toothing of the pulley 2 is oval - a connection provided by a planetary gear as a differential gear with a planetary carrier 8 and the planet gears 9 ,
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So könnte man mit der entsprechenden Anordnung wie in Fig. 1 auch einen Umschlingungstrieb für einen Fünfzylindermotor realisieren, wobei abweichend von der ovalen Ausbildung der Riemenscheibe 2 diese abgerundet dreieckför- mig wie bei einem Sechszylindermotor ausgebildet ist und dann die Korrektur vom Umlaufverhältnis 3:3 auf das für einen Fünfzylindermotor gewünschte Um- laufverhältnis von 2,5:2,5 durch eine entsprechende Untersetzung von 1 :1 ,2 erreicht wird, entsprechend einer Übersetzung von 5:2:3 = 0,83.The invention is not limited to the illustrated embodiments. Thus, with the corresponding arrangement as in FIG. 1, it would also be possible to realize a belt drive for a five-cylinder engine, deviating from the oval design of the belt pulley 2 in such a rounded triangular shape as in a six-cylinder engine and then correcting it from the circulation ratio 3: 3 the ratio of 2.5: 2.5 required for a five-cylinder engine is achieved by a corresponding reduction of 1: 1, 2, corresponding to a ratio of 5: 2: 3 = 0.83.
Selbstverständlich könnte man darüber hinaus auch von einem Vierzylindermo¬ tor also von der ovalen Riemenscheibe nach Fig. 1 ausgehend auf einen Fünf- zylindermotor hoch übersetzen, doch müsste dann natürlich die Verkopplung zwischen Riemenscheibe und Kurbelwellenrad ganz anders ausgeführt sein,
da mit der gezeigten Innenverzahnung die dabei notwendige Erhöhung der Drehzahl der Riemenscheibe gegenüber der Drehzahl des Kurbelwellenrades nicht erreicht werden kann. In diesem Fall ergibt sich eine Übersetzung von 5:2:2 = 1 ,25.Of course, it would also be possible to translate high from a four-cylinder engine from the oval pulley according to FIG. 1 to a five-cylinder engine, but then, of course, the coupling between the belt pulley and the crankshaft wheel would have to be carried out quite differently. since with the internal teeth shown, the necessary increase in the speed of the pulley relative to the rotational speed of the crankshaft wheel can not be achieved. In this case the result is a translation of 5: 2: 2 = 1, 25.
Schließlich kann der Umschlingungstrieb auch bei einem Achtzylindermotor eingesetzt werden, bei dem anstatt einer viereckigen unrunden Riemenscheibe eine ovale Riemenscheibe verwendet wird. Es ergibt sich dann eine Überset¬ zung von 8:2:2 = 2, das heißt die ovale Riemenscheibe läuft mit doppelter Ge- schwindigkeit. Dadurch ist eine größere Elliptizität im Vergleich zum Viereck darstellbar.
Finally, the belt drive can also be used in an eight-cylinder engine in which an oval pulley is used instead of a quadrangular non-circular pulley. This results in a ratio of 8: 2: 2 = 2, that is, the oval pulley runs at twice the speed. As a result, a greater ellipticity compared to the square can be represented.
Bezugszahlenreference numerals
Zugmittel Riemenscheibe runde Innenverzahnung rundes Kurbelwellenrad Außenverzahnung Teilkreisdurchmesser der Riemenscheibe Teilkreisdurchmesser des Kurbelwellenrades
Pulling means Pulley Round internal toothing Round crankshaft gear External toothing Pitch circle diameter of the pulley Pitch circle diameter of the crankshaft pulley