专利名称：成本优化的牵引机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种牵引机构，其用作内燃机的装配驱动器或控制驱动器。所述牵引机构包括从动元件和至少一个主动元件，从动元件和至少一个主动元件通过牵引装置特别是环形皮带连接。张力调整器对该牵引机构的环形皮带施加应力。
背景技术：
内燃机通常具有两个分离的牵引机构，其中一个是控制驱动器，内燃机的曲轴通过控制驱动器驱动凸轮轴，通过该凸轮轴开启内燃机的气体交换阀。另一个牵引机构，被设计为内燃机的装配驱动器(assembly drive)，用于驱动附属装置，例如，水泵、空调压缩机和交流发电机。
考虑到内燃机的转动不一致，与角速度的变化或转动速度的变化相关联的转矩波动被引入到牵引机构并且导致损耗增加，特别是牵引装置的损耗增加。与其相关联的机械振动干扰在谐振范围内导致令人不愉快的听觉噪音。而且，这势必增加摩擦力，这对牵引机构的使用寿命是不利的，特别是对牵引装置的使用寿命是不利的。
DE19520508A1公开了一般的牵引机构，其中配置在主动元件或从动元件的轮或皮带轮具有非圆形的结构。为此目的，该轮配置有散布在周围的凹陷，凹陷的数量与内燃机的扭转振动或扭转运动的主要顺序相对应。采用该已知方法基本上能去除听觉上的振动噪声。
发明内容
从已知方案提出本发明的目的是实现牵引机构的使成本最优化的简单结构。
解决所提出的问题的方案在于组合以下方法。牵引机构的主动元件或从动元件的至少一个皮带轮具有非圆形的结构。这样获得的减振牵引机构使得被特别设计为环形皮带的牵引装置能具有减小的宽度。
例如，依据本发明皮带宽度减小≥18％将适于常规的宽度设计，根据关系Rb(皮带宽度)＝Fh(皮带最大负荷)/Ze(啮合的齿的数量)/Ri(具体的皮带系数)计算的例子Fh＝3000N；Ze＝13.2；Ri＝6N/mm/ZeRb＝3000/13.2/6Rb＝37.8mm要求的皮带宽度Rb是38mm。
从该值计算，采用依据本发明的方法皮带宽度减少的值≥18％。
此外，依据本发明的牵引机构包括具有固定部件的张力调整器，该固定的部件配置有运转的偏心轮，该偏心轮由弹簧装置作用并且被连接到张力滚柱。
根据稳定牵引机构的方法，即减震，以优选地配置到曲轴上的非圆形皮带轮的形式，构建清楚的减小的动力和随其一起的牵引机构的减小的最大力。结果，能方便地简化牵引机构的单独组件，从而节约成本和减少牵引机构的整个体积。
本发明包括使用于环形皮带的预应力适于该动力和减振牵引机构的最大力。依据本发明的方法，在该情形下预应力减少≥15％，这对牵引装置的使用寿命和装置的滚动轴承如皮带轮产生好的影响，该装置连接到牵引机构。而且，依据本发明的设备使环形皮带的宽度适于该动力或牵引机构的最大力。在该情形下与常规的牵引机构相比较，具有同样的边界条件，即内燃机相同，和具有相同的扭矩，宽度减少≥18％是适当的。
特别在齿状皮带的齿相对于皮带轮的齿进入和出去的动作期间，牵引装置减少的预应力对产生摩擦具有直接的影响。在减振牵引机构中形成的减少的预应力有利地减少了在进入和出去的每一动作期间齿状皮带的齿面和皮带轮的齿面之间的摩擦，同时其对牵引装置的磨损具有有利的影响。而且，减少摩擦将减少跳齿的危险，在内燃机的控制驱动器中，其导致不利的间接损害并且使内燃机彻底失灵。
结果，根据本发明，从减振或使牵引机构稳定获得的发现被用于设计牵引机构，使其整个空间被最优化且成本也被最优化。
本发明其他具有优势的实施例是从属权利要求2到10的主题。
通过将皮带轮设计为椭圆形获得解决本发明所提出问题的方案，该方案的结果一致。该椭圆优选地设计为最小轴“a”与最大轴“b”的比率为1∶1.1。对很多应用进行测试，即常规的内燃机，能确定最适宜的轴比率为1∶1.3，以获得减振牵引机构。轴“a”比“b”的比率1∶1.3被称之为上限值。
而且，多边形式的皮带轮适宜配置到牵引机构的主动元件和从动元件。而且，本发明包括将非圆形皮带轮构造为具有圆形过渡的对称或不对称多边形。
不考虑各自的几何结构或形状，通过仿真计算或通过测试确定皮带轮的外形。依据本发明的减振牵引机构的结果是，在内燃机的运行状态中整个旋转速度谱中预应力和环形皮带的最大力中的波动明显减少了。通过依据本发明的方法，对牵引力和预应力求平均值，能有利地减少关于上部负载或下部负载最大力的波动到≥50％的值。
依据本发明的减振牵引机构能够使用小尺寸的环形皮带，该尺寸与采用的皮带轮宽度相关联。两个方法能够有利地减少牵引机构所需要的整个空间。由于小尺寸的环形皮带和牵引装置减少的预应力，使得装配简单了。
由于减少预应力，与先前的环形皮带比较，设计环形皮带使得能改变加强件的数量和/或排列，该加强件设计为拉绳(pull cords)。
例如，适于依据本发明的牵引机构的牵引装置的减少预应力的环形皮带具有减少数量的拉绳。拉绳优选地被嵌入在HNBR橡胶混合物中。而且，在内断面或内齿区域，环形皮带内侧具有聚酰胺织物。
优选地，配置到依据本发明的牵引机构的环形皮带包括由高纯度玻璃或碳棒制成的拉绳。这些材料使得能够进一步减少绳索的数量，同时确保维持高弹性或弯曲强度。而且，该加强件改善破坏性行为和相关联的内热，结果获得牵引装置延长的使用寿命。
依据本发明的减振牵引机构，与减少的牵引力一起，提高了牵引装置每单位面积被减少的载荷。因为使用低成本的加强件和拉绳，所以能够以更少的成本生产出适于减少牵引力的牵引装置，且宽度保持不变，在减振牵引机构中使用没有改变的牵引装置使得使用寿命显著增加。可选择的，能够使用小尺寸的环形皮带，其在整个空间被最优化且其中由碳棒或高纯度玻璃制成的高强度拉绳与加强件成一体。
更加详细解释单独部件的
了本发明。附图中
图1示出依据本发明牵引机构的结构；图2示出说明常规牵引机构的牵引力与减振牵引机构比较的图表；图3示出依据图1中的牵引机构的细节图，说明在齿状皮带和齿状皮带轮之间的啮合；图4示出依据本发明的牵引装置的结构；图5示出图1中描述的牵引机构的张力调整器的截面图。
具体实施例方式
图1示出内燃机的牵引机构1，没有显示它的进一步的细节。由根据旋转固定连接到内燃机的曲轴的齿状皮带轮3提供从动元件2，图1中未示出。牵引机构1用于驱动曲轴、主动元件4，其配置有齿状皮带轮5。被配置的牵引装置6是被设计为齿状皮带和至少部分围绕齿状皮带轮3、5的环形皮带。而且，牵引机构1用于驱动另一主动元件7，例如水泵。对照主动元件7的齿状皮带轮8牵引装置6被引导。而且，在顺时针旋转的牵引机构1的空闲侧，临近齿状皮带轮5，牵引机构1被配置为，由弹簧力作用的张力调节器9和张力滚柱10被牵引装置6的外侧支撑。而且，牵引装置6被张力调节器9和齿状皮带轮3之间的偏转滚柱11引导。
为了获得减振牵引机构1，从动元件2和齿状皮带轮3是非圆形。例如，优选设计为椭圆的齿状皮带轮3补偿引入牵引机构1的不利的振动，该不利的振动由内燃机和内燃机中的旋转不一致引起。为了说明该椭圆，齿状皮带轮3由两个轴“a”和“b”确定，轴“b”的长度超过了轴“a”的长度。非圆形齿状皮带轮3改善了减振牵引装置1，从而相反地消除牵引装置6中高的最大力，牵引装置6具有相应合适的尺寸。而且，为了实现对牵引装置6施加预应力，其足够用于运行状态，减振牵引装置1能采用简单的张力调节器9。依据本发明的实施例，图3到5示出了齿状皮带轮3、牵引装置6和张力调节器9的细节。
图2示出与依据本发明的牵引机构相比较的先前牵引机构的牵引装置6的预应力的曲线。图中，纵坐标表示预应力且横坐标表示内燃机的旋转速度。两个空间放射状分离的曲线图对应于内燃机运行状态中产生的预应力的带宽。在这种情形下曲线图I表示的是先前结构类型的牵引机构。另一曲线图II通过依据本发明图1所示的方法实现，其包括非圆形的齿状皮带轮3。如图2所示，依据本发明的方法产生了稳定的牵引机构，减小了最大力，即上部力和下部力的限定值之间的波动宽度被有利地确定地减小。结果，在内燃机的整个旋转速度谱中，从平均值“M”开始，预应力的波动≤50％，即朝向上部力或下部力。在这种情形下，在上部力和下部力之间产生的最大值“A”明显不同于先前牵引机构的值“B”。
图3示出依据图1中的牵引机构1的细节图，且说明在这种情形下牵引装置6进入非圆形的齿状皮带轮3。依据本发明由于牵引装置6的预应力减少的优势，在牵引装置6的内齿12和齿状皮带轮3的外齿13之间的摩擦同时减少。当牵引装置6的内齿12的齿面14在与位置“a”对应的第一接触段和终点位置“b”之间在齿状皮带轮3的相关联的齿面15上滑动时，产生摩擦。由于牵引装置6的预应力减少，在牵引装置6和齿状皮带轮3之间的接触区域中的摩擦减少，使得摩擦热量减少，由于牵引装置6的变形减少，其对牵引装置6的磨损产生有利的影响，结果，延长了牵引机构1的使用寿命。
依据本发明牵引装置6的结构如图4所示。有利地，由于齿状皮带轮3是非圆形且牵引装置6的预应力减少，牵引装置6的宽度“S”减小。对应于牵引装置6的宽度“S”，齿状皮带轮3、5、8和张力滚柱10和偏转滚柱11的宽度减小，这对牵引机构1所要求的整个空间产生有利的影响。牵引装置6的结构配置有连续地拉绳，其平行排列并且嵌入在HNBR橡胶混合物17中。牵引装置6的内齿12具有聚酰胺织物18。作为用于增加牵引装置6的抗撕裂强度或用于最优化牵引装置6的宽度“S”的方法，适合使用由高纯度玻璃制成的拉绳16或碳拉绳16。
图5示出张力调节器9的细节。被设定为简单偏心轮的张力调节器9包括柱形载体19，该柱形载体19通过螺旋式连接件20稳固地被固定到例如内燃机的外壳21。在这样的情形下，载体19被连接到基板23上该基板支撑在外壳21上的并且根据旋转被固定到后者。运转的偏心轮22可旋转地配置在载体19上，在偏心轮上配置有滚动轴承25，张力滚柱10围绕在滚动轴承25的外部。在张力调整器9处于安装状态时，配置在基板23和运转的偏心轮22之间的弹簧装置24使得张力滚柱10逆着牵引装置6产生负的轴承接触。
附图标记1牵引机构2从动元件3齿状皮带轮4曲轴5齿状皮带轮6牵引装置7主动元件8齿状皮带轮9张力调整器10 张力滚柱11 偏转滚柱12 内齿13 外齿14 齿面15 齿面16 拉绳17 橡胶混合物18 聚酰胺织物19 载体20 螺旋式连接件21 外壳22 运转的偏心轮23 基板24 弹簧装置25 滚动轴承
权利要求
1.一种牵引机构，用作内燃机的装配驱动器或控制驱动器，包括从动元件(2)和至少一个主动元件(7)，从动元件(2)和至少一个主动元件(7)通过牵引装置(6)特别是被构造为环形皮带的齿状皮带连接，张力调整器(9)对牵引装置(6)施加预应力，其中，为了获得减振牵引机构(1)，从动元件(2)皮带轮或齿状皮带轮(3，5)的和/或主动元件(7)的至少一个皮带轮或齿状皮带轮具有非圆形的结构，与先前设计的牵引机构比较，牵引装置(6)的宽度“S”窄了≥18％，并且张力调整器(9)优选地包括固定的部件，该固定的部件配置有运转的偏心轮(22)，该偏心轮由弹簧装置作用并且被连接到张力滚柱(10)。
2.如权利要求1所述的牵引机构，非圆形结构的皮带轮或齿状皮带轮(3)的形状是椭圆形。
3.如权利要求2所述的牵引机构，其中，构造为椭圆的皮带轮或齿状皮带轮(3)的最小轴(a)比最大轴(b)的比率为1∶1.1。
4.如权利要求1所述的牵引机构，其中设计为环形皮带的牵引装置(6)在多边形结构的齿状皮带轮(3)上被引导。
5.如权利要求1所述的牵引机构，包括至少一个设计为对称或不对称多边形且具有圆形过渡的非圆齿状皮带轮(3)。
6.如权利要求1所述的牵引机构，在内燃机的旋转速度谱中在上部负载和下部负载之间的包络线中牵引装置(6)的预应力(F)的可允许波动(A)或力的偏差量达到≤50％。
7.如权利要求1所述的牵引机构，牵引装置(6)包括作为加强件的拉绳(16)，拉绳的数量和/或结构不同于先前的牵引装置。
8.如权利要求7所述的牵引机构，牵引装置(6)具有数量减少的拉绳(16)，其被嵌入在弹性体或HNBR橡胶混合物(17)中。
9.如权利要求7所述的牵引机构，牵引装置(6)的内齿(12)具有聚酰胺织物(18)。
10.如权利要求1所述的牵引机构，牵引装置(6)包括作为加强件的拉绳，其由高纯度玻璃和碳绳索制成。
全文摘要
本发明涉及一种牵引机构(1)，包括从动元件(2)和至少一个主动元件(4)，从动元件(2)和至少一个主动元件(4)通过被设计为齿状皮带的牵引装置(6)连接。为了获得减振牵引机构(1)，被设计为齿状皮带轮(3)的从动元件(2)具有非圆形的结构。
文档编号F16H55/17GK1965178SQ200580018150
公开日2007年5月16日 申请日期2005年5月12日 优先权日2004年6月3日
发明者赖纳·普夫卢格 申请人:谢夫勒两合公司