DE102004015954A1

DE102004015954A1 - belt drive

Info

Publication number: DE102004015954A1
Application number: DE200410015954
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Pflug (FH); Rainer BAUMÜLLER; Thomas Dipl.-Ing. Bertelshofer (FH); Peter Dipl.-Ing. Kelm; Tino Dipl.-Ing. Hänsel; Martin Dipl.-Ing. Assel
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-11-10
Also published as: WO2005106286A1

Abstract

Umschlingungstrieb, insbesondere Steuerungsantrieb für eine Brennkraftmaschine oder eines ihrer Nebenaggregate, mit einem antreibenden Rad und einem abtreibenden Rad und einem sie verbindenden Umschlingungsmittel, wobei wenigstens eines der Räder so ausgebildet ist, dass es bei der Rotation dem Trieb eine Ungleichförmigkeit aufprägt, wobei die zwischen Radnabe und Radumfang ein Einfedern der Umfangsfläche ermöglichenden Federstrukturen vorgesehen sind.Circumferential drive, in particular control drive for an internal combustion engine or one of its ancillaries, with a driving wheel and a driven wheel and a belt connecting them, wherein at least one of the wheels is formed so that it imparted a non-uniformity in the rotation of the drive, wherein between wheel hub and Radumfang a compression of the peripheral surface permitting spring structures are provided.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung bezieht sich auf einen Umschlingungstrieb, insbesondere Steuerungsantrieb für eine Brennkraftmaschine oder eines ihrer Nebenaggregate, mit einem antreibenden Rad und einem abtreibenden Rad und einem sie verbindenden Umschlingungsmittel, wobei wenigstens eines der Räder so ausgebildet ist, dass es bei der Rotation dem Trieb eine Ungleichförmigkeit aufprägt.The The invention relates to a belt drive, in particular Control drive for an internal combustion engine or one of its ancillaries, with a driving wheel and an abortive wheel and a connecting them Belting means, wherein at least one of the wheels so formed is that in the rotation of the shoot a nonuniformity impresses.

Insbesondere Steuerungsantriebe von Brennkraftmaschinen mit einem Kurbelwellen- Antriebsrad, zumindest einem Nockenwellen-Abtriebsrad und einer Kette oder Zahnriemen, oder aber andere an Brennkraftmaschinen vorhandene Aggregatantriebe, sind aufgrund von Drehmomentschwankungen bzw. Winkelgeschwindigkeitsänderungen 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.Especially Control drives of internal combustion engines with a crankshaft Drive wheel, at least one camshaft driven gear and a Chain or timing belt, or other existing on internal combustion engines Actuator drives are due to torque fluctuations or Angular velocity changes Vibration changes subjected, which can lead to audible noise in resonance areas. Associated with it increased Frictional forces that the life of the belt drive and its efficiency impair can.

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 und/oder exzentrisch gelagert ist. Ein solches unrundes oder exzentrisch gelagertes Rad muss in einer definierten Frequenz und Phasenlage betrieben werden, damit die gegebene Ungleichförmigkeit des Umschlingungstriebes überlagert und damit eine Resonanzverschiebung bewirkt wird. Eine Anpassung an Änderungen und Schwankungen der Ungleichförmigkeit des Triebs bedingt durch die verschiedenen Steuerorgane und Schlepphebel kann ein solches auf eine ganz bestimmte Unrundheit oder eine bestimmte Achsversetzung ausgelegte Rad nicht bieten.To meet these difficulties, it has already been proposed to form at least one of the wheels so that it imparts a nonuniformity to the drive during rotation, this being at the DE 195 20 508 A1 is achieved in that the corresponding wheel is out of round and / or mounted eccentrically. Such a non-round or eccentrically mounted wheel must be operated in a defined frequency and phase, so that the given non-uniformity of the belt drive superimposed and thus a resonance shift is effected. An adaptation to changes and variations in the nonuniformity of the drive due to the various control and drag levers can not provide such a wheel designed for a very particular runout or a specific offset.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Umschlingungstrieb der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass sich eine dynamische Veränderung der aufgeprägten Ungleichförmigkeit ergibt, sodass über den gesamten Arbeitsbereich und Drehzahlbereich eine entsprechende Korrektur stattfinden kann.Of the The invention is therefore based on the object, a belt drive of the type mentioned above in such a way that a dynamic change the imprinted irregularity yields, so over the entire work area and speed range a corresponding Correction can take place.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen Radnabe und Radumfang ein Einfedern der Umfangsfläche ermöglichende Federstrukturen vorgesehen sind, wobei diese Federstrukturen bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch, vorzugsweise zwei bis vier, äquidistant verteilte Durchbrüche gebildet sein können. Durch diese relativ großflächigen Durchbrüche sind die nurmehr eine relativ geringe radiale Stärke aufweisenden Umfangsrandbereiche federnd deformierbar und können somit auf durch Drehmomentschwankungen und Winkelgeschwindigkeitsänderungen resultierende Kräfte durch entsprechendes Einfedern reagieren. Zusätzlich zu diesem Einfedern kann auch die Querelastizität der zwischen den Durchbrüchen stehen bleibenden Speichen ausgenutzt werden, indem diese Speichen gegenüber einem Radius vorlaufend oder nachlaufend geneigt ausgebildet sind. Je nach Art der Neigungsrichtung ergibt sich dabei eine größere oder kleinere Elastizität, sodass hierbei auch drehrichtungsabhängige Verformungen ausgenutzt werden können.to solution this object is inventively provided that between wheel hub and wheel circumference a compression of the peripheral surface enabling Spring structures are provided, these spring structures at a first embodiment of the present invention by, preferably two to four, equidistant formed distributed breakthroughs could be. Through these relatively large openings are only a relatively small radial thickness having peripheral edge regions resiliently deformable and can thus on by torque fluctuations and angular velocity changes resulting forces through respond to corresponding compression. In addition to this compression can also the transverse elasticity the one between the breakthroughs Standing spokes are exploited by these spokes across from a leading or trailing radius are formed inclined. Depending on the type of inclination direction results in a larger or smaller Elasticity, so that here also direction of rotation dependent deformations exploited can be.

Die Speichen müssen dabei nicht gerade ausgebildet sein, sondern es könnten auch gebogene Speichen verwendet werden, wobei diese gebogene Form speziell im Hinblick auf die Beeinflussung der Radverformung in unterschiedlichen Drehrichtungen sehr sinnvoll ist (progressive oder degressive Federsteifigkeit). Darüber hinaus kann der Querschnitt einer Speiche variabel sein (z.B. in der Mitte verdickt). Dadurch lässt sich ebenfalls das Verformungsverhalten beeinflussen.The Spokes need to not just be trained, but it could also curved spokes are used, this curved shape being special in terms of influencing the wheel deformation in different Turning is very useful (progressive or degressive spring stiffness). About that In addition, the cross section of a spoke may be variable (e.g. the middle thickened). By doing so leaves also influence the deformation behavior.

Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Rad im Wesentlichen topfförmige ausgebildet ist mit einer entsprechend hohen Radnabe, ist vorgesehen, dass der Laufring mit definierten, äquidistant verteilten Stärkeschwankungen ausgebildet ist, wodurch sich in entsprechender Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel Verformungsmöglichkeiten ergeben, durch die den durch Drehmomentschwankungen und Winkelgeschwindigkeitsänderungen erzeugten Kräften im Umschlingungstrieb entgegengewirkt werden kann. Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, dass, wie bei einem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, der Laufring und die Nabe durch einen mit einem Federelement ausgefüllten Spalt getrennt sind, wobei dieses Federelement im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Elastomerschicht sein kann. Eine solche Zwischenschicht aus einem Federelement ermöglicht neben einem federnd verzögerten Verdrehen der daran angrenzenden Bereiche in Umfangsrichtung auch ein radiales Einfedern des äußeren Laufrings und auf diese Art und Weise die gleichen Korrekturverformungen wie bei den anderen beiden Ausführungsformen.at a second embodiment the present invention, wherein the wheel is formed substantially cup-shaped is with a correspondingly high hub, it is provided that the race with defined, equidistant distributed strength variations is formed, which in a corresponding manner as in the first embodiment deformation options resulting from the by torque fluctuations and angular velocity changes generated forces can be counteracted in the belt drive. Finally lies It is also within the scope of the invention that, as in a third embodiment is provided, the race and the hub by one with a Spring element filled Gap are separated, said spring element in the preferred embodiment may be an elastomeric layer. Such an intermediate layer allows a spring element next to a springy delayed Twisting the adjoining areas in the circumferential direction as well a radial compression of the outer race and in this way the same correction deformations as in the other two embodiments.

Als Materialien für die federnden Elemente kommen nicht nur die bereits vorstehend angesprochenen Elastomerfedern in Betracht, sondern auch aktive Werkstoffe, wie z. B. elektro- oder magnetorheologische Materialien. Darüber hinaus könnte das Federelement auch ein Viscodämpfer sein. Auch hier wäre der Einsatz aktiver Werkstoffe denkbar.As materials for the resilient elements Not only the above-mentioned elastomeric springs come into consideration, but also active materials such. As electro or magnetorheological materials. In addition, the spring element could also be a Viscodämpfer. Again, the use of active materials would be conceivable.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of an embodiment and with reference the drawing. Showing:

1 bis 3 Ansichten unterschiedlicher Ausführungsbeispiele eines Rads für einen Umschlingungstrieb mit entsprechend der Zylinderzahl des Motors abgewandelter Anzahl von Durchbrüchen für ein radial federndes Verbiegen des Laufrings, 1 to 3 Views of different embodiments of a wheel for a belt drive with modified according to the number of cylinders of the engine modified number of openings for a radially resilient bending of the race,

4 bis 6 abgewandelte Ausführungsbeispiele der 1 bis 3, wobei jeweils die Speichen zwischen den Durchbrüchen gegenüber dem Radius schräggestellt sind, 4 to 6 modified embodiments of the 1 to 3 , wherein in each case the spokes are inclined between the apertures with respect to the radius,

7 eine Ansicht eines topfförmigen Rades mit definierten äquidistant verteilten Stärkeschwankungen des Laufrings, 7 a view of a cup-shaped wheel with defined equidistantly distributed strength variations of the race,

8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in 7, 8th a section along the line VIII-VIII in 7 .

9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in 7, 9 a section along the line IX-IX in 7 .

10 bis 12 Ansichten topfförmiger Räder mit zwischen Laufring und Nabe angeordneten Federelementen und 10 to 12 Views pot-shaped wheels with arranged between the race and hub spring elements and

13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII in 12. 13 a section along the line XIII-XIII in 12 ,

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungendetailed Description of the drawings

In den 1 bis 3 sind die dort gezeigten Räder, die sowohl flache Räder als auch topfförmige Räder sein könnten, mit Durchbrüchen 1, 1' bzw. 1'' versehen, sodass steife und elastische Durchmesserbereiche entstehen. Dadurch können unter Belastung die elastischen Bereiche 2, 2', 2'' radial einfedern und kurzfristig eine kraftabhängige Teilkreisveränderung zulassen. Durch geschicktes Auslegen der Größe der Teilkreisveränderungen und entsprechendes Winkelpositionieren im Verhältnis zum Triebverhalten können Schwingungen/Belastungen positiv verändert werden. Die 1 zeigt dabei ein Rad für einen Vierzylinder-Reihenmotor, bei dem die Kurbelwelle doppelt so schnell wie die Nockenwelle dreht, während die Ausführungsbeispiele nach den 2 und 3 typische Räder zeigen, wie sie für andere Zylinderzahlen geeignet sind. Die Anordnung nach 2 ist für einen Drei- oder Sechszylindermotor gedacht.In the 1 to 3 are the wheels shown there, which could be both flat wheels and cup-shaped wheels, with breakthroughs 1 . 1' respectively. 1'' provided so that stiff and elastic diameter ranges arise. This allows under stress the elastic areas 2 . 2 ' . 2 '' Compress radially and allow a force-dependent pitch change in the short term. By skillfully laying out the size of the pitch changes and corresponding angular positioning in relation to the drive behavior vibrations / loads can be positively changed. The 1 shows a wheel for a four-cylinder inline engine, in which the crankshaft rotates twice as fast as the camshaft, while the embodiments of the 2 and 3 typical wheels show how they are suitable for other cylinder numbers. The arrangement after 2 is intended for a three- or six-cylinder engine.

In den 4 und 6 sind abgewandelte Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 dargestellt, wobei durch schräges Anstellen der Stegwinkel, also durch Neigen der Speichen gegenüber dem Radius eine drehrichtungsabhängige Elastizität erzeugt werden kann. Geht man von einer Drehrichtung entsprechend dem Pfeil 3 in 2 aus, so ist bei einem äußeren Drehmoment in Richtung des Schrägungswinkels der Speichen 4, 4' und 4'' eine hohe Elastizität gegeben, während bei einem äußeren Drehmoment entgegen der Richtung des Schrägungswinkels eine niedrigere Elastizität vorhanden ist.In the 4 and 6 are modified embodiments of 1 to 3 represented by obliquely adjusting the web angle, ie by tilting the spokes relative to the radius a direction of rotation-dependent elasticity can be generated. If one starts from a direction of rotation according to the arrow 3 in 2 out, so is at an external torque in the direction of the helix angle of the spokes 4 . 4 ' and 4 '' given a high elasticity, while at an outer torque opposite to the direction of the helix angle, a lower elasticity is present.

Die 7 bis 9 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen bei einem im Wesentlichen topfförmig ausgebildeten Rad die Wandstärke des Laufrings 5 mit definierten Stärkeschwankungen so ausgeführt ist, dass aufgrund von Änderungen der radialen Biegefähigkeit unter Last ein „dynamischer" Teilkreis entsteht. Durch geschicktes Auslegen der Größe der Teilkreisveränderung und entsprechendes Winkelpositionieren im Verhältnis zum Triebverhalten können Schwingungen oder Belastungen positiv verändert werden.The 7 to 9 show embodiments of the invention, in which in a substantially cup-shaped wheel, the wall thickness of the race 5 is designed with defined intensity fluctuations so that a "dynamic" pitch circle is created due to changes in the radial bending capacity under load By skillfully laying out the size of the pitch change and corresponding angular positioning in relation to the drive behavior, vibrations or loads can be positively changed.

Die 10 bis 11 wiederum zeigen topfförmige Räder, bei denen in radialen Kreissegmenten federnde Elemente, insbesondere Elastomere 7, 8, eingebracht sind, sodass unter Last die Scheibe/ oder das Rad elastisch zurückweichen kann. Dadurch ergibt sich kurzfristig eine Veränderung des Teilkreises. Durch Abstimmung von Federrate und äußerer Last kann ein Trieb hinsichtlich Laufruhe optimiert werden. Die Anordnung des federnden Elements kann sowohl im Bereich des äußeren Durchmessers -Laufring 5 – (10) als auch im Bereich der Nabe 6 (11) oder aber auch in beiden Bereichen (12) liegen. Das jeweils bevorzugt als Elastomer ausgebildete federnde Element ist in den 10 bis 13 mit 7 bzw. 8 bezeichnet.The 10 to 11 again show cup-shaped wheels, in which in radial circle segments resilient elements, in particular elastomers 7 . 8th , are introduced so that under load the disc / or the wheel can yield elastically. This results in a short-term change in the pitch circle. By tuning the spring rate and external load, a drive can be optimized for smoothness. The arrangement of the resilient element can be both in the area of the outer diameter raceway 5 - ( 10 ) as well as in the area of the hub 6 ( 11 ) or in both areas ( 12 ) lie. Each preferably designed as an elastomeric spring element is in the 10 to 13 With 7 respectively. 8th designated.

11: Durchbruchbreakthrough
1'1': Durchbruchbreakthrough
1''1'': Durchbruchbreakthrough
22: elastischer Bereichelastic Area
2'2 ': elastischer Bereichelastic Area
2''2 '': elastischer Bereichelastic Area
33: Pfeilarrow
44: Stegweb
4'4 ': Stegweb
4''4 '': Stegweb
55: Laufringrace
66: Nabehub
77: federndes Elementspringy element
88th: federndes Elementspringy element

Claims

Circumferential drive, in particular control drive for an internal combustion engine or one of its ancillary components, comprising a driving wheel and a abrading wheel and a belt connecting them, wherein at least one of the wheels is designed such that it imparts a nonuniformity to the drive during rotation, characterized in that that between the wheel hub and wheel circumference a compression of the peripheral surface enabling spring structures are provided.

Belt drive according to claim 1, characterized that the wheel provided with, preferably two to four, equidistantly distributed openings is.

Circumferential drive according to claim 2, characterized that the spokes leading or trailing between the apertures with respect to a radius inclined.

Belt drive according to claim 2 or 3, characterized characterized in that the spokes are bent.

The belt drive according to one of claims 2 to 4, characterized in that the cross section of the spokes on the Length changes.

Belt drive according to claim 1, characterized that the wheel is substantially pot-shaped, whose Race with defined equidistant distributed strength variations is trained.

Belt drive according to claim 1, characterized that the race and the hub by one with a spring element completed Split are separated.

Belt drive according to claim 7, characterized that the spring element is an elastomer layer.

Belt drive according to claim 7, characterized that the spring element by active materials, eg. B. electrical and magnetorheological materials, is formed.

Belt drive according to claim 7, characterized that the spring element as a viscoder is trained.