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DE20220367U1 - Synchronantriebsvorrichtung - Google Patents

Synchronantriebsvorrichtung

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DE20220367U1
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rotor
amplitude
circular profile
torque
fluctuating
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Expired - Lifetime
Application number
DE20220367U
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English (en)
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Original Assignee
Litens Automotive Inc
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Publication date
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Application filed by Litens Automotive Inc filed Critical Litens Automotive Inc
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Description

SYNCHRONANTRIEBSVORRICHTUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronantriebsvorrichtung. Die Erfindung betrifft die Ausschaltung oder Verringerung von mechanischen Schwingungen, insbesondere, aber nicht ausschließlich, in Verbrennungsmotoren.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von Synchronantriebssystemen, wie zum Beispiel Synchronriemensystemen, ist in Kraftfahrzeugen sowie in industriellen Anwendungen weit verbreitet. In Kraftfahrzeugen werden zum Beispiel Synchronriemen oder -ketten verwendet, um die Nockenwellen anzutreiben, die die Einlass- oder Auslassventile des Motors öffnen und schließen. Auch andere Einrichtungen, wie zum Beispiel Wasserpumpen, Kraftstoffpumpen usw., können durch den gleichen Riemen oder die gleiche Kette angetrieben werden.
Verbrennungsmotoren erzeugen während ihres Betriebes viele Arten von mechanischen Schwingungen, und diese Schwingungen werden normalerweise durch den Synchronriemen oder die Synchronkette in dem Synchronantriebssystem übertragen. Eine besonders starke Quelle von mechanischen Schwingungen ist durch das Einlass- und das Auslassventil und die Nockenwellen, die diese Einlassund Auslassventile öffnen und schließen, gegeben. Das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile führt zu einer Art von Schwingung, die als Drehschwingung bekannt ist. Wenn die Frequenz dieser Schwingungen nahe der natürlichen Frequenz des Antriebssystems liegt, tritt eine Systemresonanz auf. Bei Resonanz haben die Drehschwingungen und die Schwankungen der Spannweitenspannung ihren Höchstwert erreicht.
Als flexible mechanische Strukturen sind Synchronriemen und -ketten besonders anfällig für die schädlichen Wirkungen von mechanischen Schwingungen. Mechanische Schwingungen, die durch den Synchronriemen oder die Synchronkette übertragen werden, bewirken Schwankungen in der Riemen- oder Kettenspannung, was zu einem erhöhten Verschleiß und einer verringerten Lebensdauer des Riemens
oder der Kette führen kann. Schwingungen können auch Synchronisierungsfehler bewirken und zu unerwünschten Geräuschpegeln führen.
Herkömmliche Techniken zur Dämpfung der Schwingungen umfassen das Erhöhen der Spannung des Riemens oder der Kette und das Einbauen von Nockenwellendämpfern. Nockenwellendämpfer verbinden eine Trägheitsquelle mit einem Nockenwellenrad durch ein die Schwingungen absorbierendes Gummi oder Silikon. Das Erhöhen der Riemen- oder Kettenspannung erhöht jedoch auch den Geräuschpegel und verringert die Nutzungsdauer des Riemens oder der Kette. Das Einbauen von Nockenwellendämpfern ist auch wegen ihrer Kosten und/oder des mangelnden Platzes eine unerwünschte Lösung.
In der DE-A-195 20 508 (Audi AG) ist ein Wickelriemenantrieb für einen Verbrennungsmotor offenbart, wobei der Synchronriemen um zwei Abtriebsscheiben, die mit der Nockenwelle des Motors gekoppelt sind, gewickelt ist, und eine Antriebsscheibe mit der Kurbelwelle des Motors gekoppelt ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Drehschwingungen, die in derartigen Riemenantrieben auftreten, zu begegnen. Es wird vorgeschlagen, eine zusätzliche Drehschwingung zu schaffen, durch die die kritische Resonanz in einen Bereich bewegt werden kann, in dem sie entweder toleriert werden kann oder nicht auftritt. Es wird in der Druckschrift vorgeschlagen, Drehschwingungen durch eine "unrunde" Scheibe zu erzeugen, die als aus einer der Nockenwellenscheiben bestehend gezeigt ist. Die gezeigte unrunde Scheibe hat vier vorstehende Abschnitte und vier rückstehende Abschnitte, die gleichmäßig um die Scheibe angeordnet sind. Es heißt, dass die Wechsel des Scheibenprofils an den einlaufenden oder auslaufenden Spannweiten der Abtriebsscheiben Torsionen in den Synchronriemen einführen, die auf der Dynamik des Verbrennungsmotors überlagert werden und somit den kritischen Resonanzbereich verschieben oder ausschalten. Es ist eine Figur gezeigt, die ein Diagramm von Drehschwingungen des Synchronantriebs in Graden der Nockenwelle gegenüber der Drehzahl der Kurbelwelle zeigen soll. Es sind die Gesamtamplitude und auch die dominierende Schwingung der zweiten Ordnung gezeigt, und die weniger wichtigen Schwingungen der vierten Ordnung sind gezeigt. Ein einzelnes Beispiel eines Ausmaßes an Exzentrizität einer unrunden Scheibe ist angegeben, es ist jedoch keine Lehre angegeben, wie das Ausmaß der Exzentrizität und die winklige Ausrichtung des unrunden Rotors relativ zu den anderen Rotoren für alle gegebenen Bedingungen der Motorart, der Antriebsriemenart und der Belastungsart
auszuwählen ist. Wie erwähnt wurde, besteht die Aufgabe der Erfindung in der Druckschrift darin, den Drehschwingungen in dem Riemenantrieb zu begegnen, und nicht die Quelle der Schwingungen anzugehen.
Im japanischen Gebrauchsmuster JP 62-192077 (Patentblatt Nr. HE11-95538) von 1987 (Hatano et al/Mitsubishi) ist eine spannungsausgleichende Antriebsvorrichtung offenbart, die die Drehung einer Antriebsscheibe durch einen Riemenantrieb, wie zum Beispiel einen Synchronriemen in einem Verbrennungsmotor, auf eine Abtriebsscheibe überträgt. Es ist eine Synchronriemenanordnung gezeigt, in der eine Zahnscheibe der Antriebswelle einer Nockenwelle durch ein ovales Synchronriemenantriebsrad angetrieben wird, das mit
der Antriebswelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist. Die Lehre der
Druckschrift besteht darin, dass die Antriebsscheibe oval gefertigt ist, um dem Antriebsriemen eine Spannungsschwankung mit einer Phase entgegengesetzt derjenigen der Spannungsschwankung in dem Riemen zu geben, die durch die Drehung des Verbrennungsmotors erzeugt wird. Es heißt, dass die Antriebsscheibe derart eingebaut wird, dass sie dem Antriebsriemen eine Spannungsschwankung mit einer Phase entgegengesetzt derjenigen der bereits vorhandenen Spannungsschwankung des Riemens verleiht. Es heißt, dass das ovale Antriebsrad eine spannungsausgleichende Einrichtung ist und vorgesehen wird, um die Spannung in dem Antriebsriemen auszugleichen. Es ist eine Figur eines Diagramms gezeigt, das die Spannung, die durch das Ventiltrieb-Drehmoment, und die Spannung, die durch die spannungsausgleichende Einrichtung (das ovale Antriebsrad) bewirkt wird, veranschaulicht, wobei die beiden Spannungen von gleicher Größe und entgegengesetzter Phase gezeigt sind. Es gibt keine spezifische Lehre dahingehend, wie das Ausmaß der Exzentrizität der ovalen Antriebsscheibe zu bestimmen ist oder wie die Winkelposition der Antriebsscheibe zur Nockenwellenscheibe, die von dem Riemen angetrieben wird, zu beziehen ist. Außerdem wurde, wie in der japanischen Anmeldung Nr. HEI 9-73581 (Patentblatt Nr. HEI 10-266868) von 1997 (Kubo/Mitsubishi) besprochen, anschließend von dem Anmelder in der JP 62-192077 (HEI 1-95538) bestimmt, dass die Verwendung eines ovalen Rades als ein Kurbelrad eine Anzahl von Schwierigkeiten und Problemen aufweist und somit nicht wünschenswert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einer ersten Ausführungsform eine Synchronantriebsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine verlängerte Endlosantriebsstruktur mit einer Vielzahl von eingreifenden Abschnitten umfasst. Eine Vielzahl von Rotoren weist mindestens einen ersten und einen zweiten Rotor auf, wobei der erste Rotor eine Vielzahl von Zähnen zum Eingriff in die eingreifenden Abschnitte der verlängerten Antriebsstruktur aufweist, und der zweite Rotor eine Vielzahl von Zähnen zum Eingriff in den eingreifenden Abschnitt der verlängerten Antriebsstruktur aufweist. Ein drehbarer Belastungsaufbau ist mit dem zweiten Rotor gekoppelt. Die verlängerte Antriebsstruktur greift um den ersten und den zweiten Rotor ein. Der erste Rotor ist so angeordnet, dass er die verlängerte Antriebsstruktur antreibt, und der zweite Rotor ist so angeordnet, dass er von der verlängerten Antriebsstruktur angetrieben wird. Einer der Rotoren hat ein nicht-kreisförmiges Profil mit mindestens zwei vorstehenden Abschnitten, die sich mit rückstehenden Abschnitten abwechseln. Der drehbare Belastungsaufbau ist derart, dass er ein periodisch schwankendes Belastungsdrehmoment darstellt, wenn er in Drehung angetrieben wird, wobei die Winkelpositionen der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte des nicht-kreisförmigen Profils relativ zu der Winkelposition des zweiten Rotors und das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils derart sind, dass das nicht-kreisförmige Profil ein entgegengesetztes schwankendes korrigierendes Drehmoment an den zweiten Rotor anlegt, der das schwankende Belastungsdrehmoment des drehbaren Belastungsaufbaus verringert oder im Wesentlichen aufhebt.
In bevorzugten Formen der Vorrichtung ist das nicht-kreisförmige Profil derart, dass es das entgegengesetzte schwankende korrigierende Drehmoment durch periodische Verlängerung und Verkürzung der Spannweiten der verlängerten Antriebsstruktur angrenzend an den Rotor, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, erzeugt. Die verlängerte Antriebsstruktur hat eine Antriebsspannweite auf der straffen Seite des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, wobei die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils innerhalb von +/-15 Grad (vorzugsweise innerhalb von +/- 5 Grad) einer Winkelposition liegt, bei der eine maximale Verlängerung der Antriebsspannweite mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren Belastungsaufbaus
zusammentrifft. Am stärksten bevorzugt ist die Winkelposition des nichtkreisförmigen Profils diejenige, bei der eine maximale Verlängerung der Antriebsspannweite im Wesentlichen mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren Belastungsaufbaus zusammentrifft.
Auch in bevorzugten Formen der Vorrichtung ist das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils derart, dass das schwankende korrigierende Drehmoment eine Amplitude im Bereich von 70% bis 110% (vorzugsweise im Bereich von 90% bis 100%) der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments unter einer vorbestimmten ausgewählten Reihe von Betriebsbedingungen der Synchronantriebsvorrichtung ist. Am meisten bevorzugt ist die Amplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments.
In dieser Beschreibung bedeutet der Begriff Amplitude eines periodisch variierenden Teils eine Schwingungsamplitude, wenn es nicht anders angegeben ist.
Somit wird das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils anhand der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren Belastungsaufbaus bestimmt. In manchen Anordnungen kann die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments im Wesentlichen konstant sein, und in anderen Anordnungen kann die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments variieren. Wenn die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments konstant ist, wird das Ausmaß der Exzentrizität anhand dieser im Wesentlichen konstanten Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments bestimmt. Wenn die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments variiert, wird deren Wert, der verwendet wird, um das Ausmaß der Exzentrizität zu bestimmen, nach den Betriebsbedingungen ausgewählt, unter denen sie die unerwünschten Schwingungen aufheben oder verringern soll. Wenn zum Beispiel das schwankende Belastungsdrehmoment des drehbaren Belastungsaufbaus variiert, kann die Exzentrizität anhand der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments bestimmt werden, wenn sie unter derartigen Bedingungen bestimmt wird, dass sie ein Höchstwert ist, oder wenn sie zum Beispiel bei der natürlichen Resonanzfrequenz der Vorrichtung bestimmt wird. Zum Beispiel kann in einem Diesel-Verbrennungsmotor der problematischste Bereich für die Schwingung bei der maximalen Kraftstoffförderung durch die Kraftstoffpumpe vorliegen. Unter diesen Bedingungen wird die Exzentrizität anhand der Amplitude
des schwankenden Belastungsdrehmoments bestimmt, wenn sie unter diesen Bedingungen bestimmt wird. Entsprechend kann in einem Otto- oder Benzinmotor der problematischste Bereich in dem Bereich der natürlichen Resonanz des Synchronantriebs sein, und in einem derartigen Fall wird die Exzentrizität in Bezug auf derartige Bedingungen bestimmt.
Es ist ersichtlich, dass die Erfindung in vielen Formen einer Synchronantriebsvorrichtung neben dem Verbrennungsmotor Anwendung findet. Auch kann das nicht-kreisförmige Profil an vielen verschiedenen Stellen in der Antriebsvorrichtung vorgesehen werden. Zum Beispiel kann ein nicht-kreisförmiges Profil auf dem ersten Rotor (der die verlängerte Antriebsstruktur antreibt) und/oder auf dem zweiten Rotor (der von der verlängerten Antriebsstruktur-angetrieben wird) vorgesehen sein, und/oder er kann auf einem dritten Rotor, zum Beispiel einem Tragrotor, der mit der verlängerten Endlosantriebsstruktur in Berührung gedrängt wird, vorgesehen sein.
Die Erfindung findet jedoch besonders Verwendung, wenn sie in einen Verbrennungsmotor eingebaut wird und der erste Rotor ein Kurbelwellenrad aufweist. In manchen Anordnungen ist der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor und der drehbare Belastungsaufbau weist eine Kraftstoffpumpe mit Drehkolben auf. Wie in derartigen Anordnungen erwähnt worden ist, kann es eingerichtet werden, dass das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils derartig ist, dass das schwankende korrigierende Drehmoment eine Amplitude im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments aufweist, wenn sie unter Bedingungen der maximalen Förderung der Kraftstoffpumpe bestimmt wird. In anderen Anordnungen kann der Verbrennungsmotor ein Otto- oder Benzinmotor sein und der drehbare Belastungsaufbau kann ein Nockenwellenaufbau sein.
Beim Bestimmen der Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils können verschiedene Bezugsparameter des Profils und des Rotors, auf dem es gebildet wird, berücksichtigt werden. In manchen Anordnungen hat das nicht-kreisförmige Profil mindestens zwei Bezugsradien, wobei jeder Bezugsradius von dem Zentrum des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, und durch das Zentrum eines vorstehenden Abschnitts des nicht-kreisförmigen Profils geht, und die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils ist auf eine Bezugsrichtung des Rotors bezogen, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, wobei die Bezugsrichtung die Richtung der Nabenbelastungskraft ist, die durch den Eingriff der verlängerten
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Antriebsstruktur mit diesem Rotor erzeugt wird. Die Winkelposition des nichtkreisförmigen Profils ist derart, dass, wenn das schwankende Belastungsdrehmoment des drehbaren Belastungsaufbaus einen Höchstwert erreicht hat, die Winkelposition eines Bezugsradius vorzugsweise in einem Bereich von 90° bis 180° von der Bezugsrichtung in Drehrichtung des Rotors liegt, auf dem das nichtkreisförmige Profil gebildet ist. Vorzugsweise weist der Bereich einen Bereich von 130° bis 140° auf. Am stärksten bevorzugt liegt die Winkelposition des Bezugsradius im Wesentlichen bei 135° von der Bezugsrichtung in Drehrichtung des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist.
Es ist ersichtlich, dass viele verschiedene Formen eines nicht-kreisförmigen Profils vorgesehen werden können, zum Beispiel ein inxAllgemeinen ovales Profil oder ein Profil mit drei oder vier vorstehenden Abschnitten, die gleichmäßig um den Rotor angeordnet sind. Die Profilwahl hängt von anderen Komponenten der Synchronantriebsvorrichtung ab. Beispiele, die angegeben werden können, umfassen folgende: Der Verbrennungsmotor ist ein Vierzylinder-Reihenmotor und das Kurbelwellenrad hat ein ovales konturiertes Profil; der Verbrennungsmotor ist ein Vierzylinder-Reihenmotor und das Kurbelwellenrad hat ein im Allgemeinen rechteckiges konturiertes Profil; der Verbrennungsmotor ist ein Vierzylinder-Reihenmotor und das Nockenwellenrad hat ein im Allgemeinen rechteckiges konturiertes Profil und das Kurbelwellenrad hat ein ovales konturiertes Profil; der Verbrennungsmotor ist ein Dreizylinder-Reihenmotor und das Nockenwellenrad hat ein im Allgemeinen dreieckiges konturiertes Profil; der Verbrennungsmotor ist ein Sechszylinder-Reihenmotor und das Kurbelwellenrad hat ein im Allgemeinen dreieckiges konturiertes Profil; der Verbrennungsmotor ist ein Sechszylinder-V6-Verbrennungsmotor und das Nockenwellenrad hat ein im Allgemeinen dreieckiges konturiertes Profil; der Verbrennungsmotor ist ein Achtzylinder-V8-Verbrennungsmotor und das Nockenwellenrad hat ein im Allgemeinen rechteckiges konturiertes Profil; oder der Verbrennungsmotor ist ein Zweizylindermotor und das Nockenwellenrad hat ein ovales konturiertes Profil.
In den meisten oben angegebenen Ausführungsformen der Erfindung haben die vorstehenden und rückstehenden Abschnitte im Allgemeinen die gleiche Größe und ergeben ein gleichmäßiges, nicht-kreisförmiges Profil. Abhängig von den Umständen der zu beseitigenden Drehschwingungen kann jedoch ein nichtgleichmäßiges Profil geschaffen werden. Ferner können die oben genannten
vorstehenden Abschnitte größere vorstehende Abschnitte und die rückstehenden Abschnitte größere rückstehende Abschnitte darstellen, und das nicht-kreisförmige Profil kann zusätzliche kleinere vorstehende Abschnitte kleineren Ausmaßes als die größeren vorstehenden Abschnitte umfassen. Diese kleineren vorstehenden Abschnitte können geeignet sein, zusätzliche, kleinere schwankende korrigierende Drehmomentmuster in dem an den zweiten Rotor angelegten Drehmoment zum Zweck der Verringerung oder wesentlichen Aufhebung eines schwankenden nebengeordneten Belastungsdrehmoments, der durch den drehbaren Belastungsaufbau dargestellt wird, zu erzeugen, insbesondere zum Beispiel, um schwankende Belastungsdrehmomente vierter Ordnung, die von dem drehbaren Belastungsaufbau dargestellt werden, zu verringern oder im Wesentlichen aufzuheben.
Es ist ersichtlich, dass, wenn Merkmale der Erfindung hier in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgeführt werden, derartige Merkmale auch in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren (nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer Synchronantriebsvorrichtung oder ein Verfahren zum Aufbauen einer Synchronantriebsvorrichtung) vorgesehen sein können und umgekehrt.
Insbesondere ist gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Synchronantriebsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine verlängerte Endlosantriebsstruktur mit einer Vielzahl von eingreifenden Abschnitten aufweist. Eine Vielzahl von Rotoren weist mindestens einen ersten und einen zweiten Rotor auf. Der erste Rotor hat eine Vielzahl von Zähnen zum Eingriff in die eingreifenden Abschnitte der verlängerten Antriebsstruktur, und der zweite Rotor hat eine Vielzahl von Zähnen zum Eingriff in den eingreifenden Abschnitt der verlängerten Antriebsstruktur. Ein drehbarer Belastungsaufbau ist mit dem zweiten Rotor gekoppelt. Einer der Rotoren hat ein nicht-kreisförmiges Profil mit mindestens zwei vorstehenden Abschnitten, die sich mit rückstehenden Abschnitten abwechseln. Der drehbare Belastungsaufbau stellt ein periodisch schwankendes Belastungsdrehmoment dar, wenn er in Drehung betrieben wird.
Das Verfahren weist die Schritte des Eingreifens der verlängerten Antriebsstruktur um den ersten und den zweiten Rotor, das Antreiben der verlängerten Antriebsstruktur durch den ersten Rotor und das Antreiben des zweiten Rotors durch die verlängerte Antriebsstruktur und das Anlegen an den zweiten Rotor mittels des nicht-kreisförmigen Profils eines entgegengesetzten schwankenden
korrigierenden Drehmoments auf, der das schwankende Belastungsdrehmoment des drehbaren Belastungsaufbaus verringert oder im Wesentlichen aufhebt.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein Verfahren
zum Aufbauen der Synchronantriebsvorrichtung vorgesehen sein, aufweisend: (i) Aufbau von Komponenten, aufweisend eine verlängerte Endlosantriebsstruktur mit einer Vielzahl von eingreifenden Abschnitten, einer Vielzahl von Rotoren, aufweisend mindestens einen ersten und einen zweiten Rotor, wobei der erste Rotor eine Vielzahl von Zähnen zum Eingriff in die eingreifenden Abschnitte der verlängerten Antriebsstruktur und der zweite Rotor eine Vielzahl von Zähnen zum Eingriff in den eingreifenden Abschnitt
der verlängerten Antriebsstruktur aufweisen, und einen drehbaren
Belastungsaufbau, der mit dem zweiten Rotor gekoppelt ist; und (ii) Eingreifen der verlängerten Antriebsstruktur um den ersten und den zweiten Rotor, wobei der erste Rotor derart angeordnet ist, dass er die verlängerte Antriebsstruktur antreibt, und der zweite Rotor derart angeordnet ist, dass er von der verlängerten Antriebsstruktur angetrieben wird, und wobei einer der Rotoren ein nicht-kreisförmiges Profil mit mindestens zwei vorstehenden Abschnitten aufweist, die sich mit rückstehenden Abschnitten abwechseln, wobei der drehbare Belastungsaufbau derart ist, dass er ein periodisch schwankendes Belastungsdrehmoment darstellt, wenn er in Drehung angetrieben wird; und
(iii) Bestimmen der Winkelpositionen der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte des nicht-kreisförmigen Profils relativ zu der Winkelposition des zweiten Rotors, und des Ausmaßes der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils derart, dass das nicht-kreisförmige Profil an den zweiten Rotor ein entgegengesetztes schwankendes korrigierendes Drehmoment anlegt, der das schwankende Belastungsdrehmoment des drehbaren Belastungsaufbaus verringert oder im Wesentlichen aufhebt.
In einer bevorzugten Form des Verfahrens des Aufbauens der
Synchronantriebsvorrichtung umfasst das Verfahren: (i) das Anordnen des nicht-kreisförmigen Profils derart, dass es das entgegengesetzte schwankende korrigierende Drehmoment durch periodische Verlängerung und Verkürzung der Spannweiten der verlängerten Antriebsstruktur angrenzend an den Rotor, auf dem das nicht kreisförmige
Profil gebildet ist, erzeugt, wobei die verlängerte Antriebsstruktur eine Antriebsspannweite zwischen dem Rotor, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, und dem zweiten Rotor aufweist, wobei die Antriebsspannweite auf der straffen Seite des Rotors, auf dem das nichtkreisförmige Profil gebildet ist, angeordnet ist; und (ii) Bestimmen der Winkelpositionen der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte des nicht-kreisförmigen Profils durch Anordnen der Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils innerhalb +/-15 Grad einer Winkelposition, bei der eine maximale Verlängerung der Antriebsspannweite mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren
Belastungsaufbaus zusammentrifft.
Auch in einer bevorzugten Form der Erfindung umfasst das Verfahren zum Aufbauen einer Synchronantriebsvorrichtung das Bestimmen des Ausmaßes der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils durch die folgenden Schritte: (i) Messen der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments des
drehbaren Belastungsaufbaus unter einer vorbestimmten ausgewählten Reihe von Betriebsbedingungen der Synchronantriebsvorrichtung; (ii) Berechnen der erforderlichen Amplitude der periodischen Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite durch die folgende Formel:
rk
L = die Amplitude der periodischen Verlängerung und Verkürzung der
Antriebsspannweite;
T = die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments des
drehbaren Belastungsaufbaus unter einer vorbestimmten ausgewählten Reihe von Betriebsbedingungen der Synchronantriebsvorrichtung;
&Ggr; = der Radius des zweiten Rotors;
K = der Steifheitskoeffizient der verlängerten Antriebsstruktur, definiert als
dL
wobei dF die erforderliche Kraft ist, um eine Verlängerung der Länge dL in der Länge dec Sfruktefr ^y "e/^ej
(iii) Erzeugen und Aufzeichnen von Daten, um empirisch eine Reihe von Werten von (a) der Abweichung der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte des nicht-kreisförmigen Profils von der Kreisbahn und (b) der resultierenden Amplitude der periodischen Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite zu beziehen; und
(iv) Auswählen aus den Daten der entsprechenden Exzentrizität, um die erforderliche Amplitude der periodischen Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite zu ergeben.
Die vorliegende Erfindung entsteht aus dem Verständnis, dass die beste Art, Drehschwingungen in einem Synchronantriebssystem zu beseitigen oder zu verringern, darin besteht, ein nicht-kreisförmiges Profil auf einem der Rotoren anzuordnen, das derart ist, dass es das schwankende Belastungsdrehmoment in dem Belastungsaufbau aufhebt oder reduziert, anstatt zu versuchen, die variierende Spannung in der Endlosantriebsstruktur aufzuheben oder zu verringern, wie es im Stand der Technik versucht wurde. Es wurde in der Tat gefunden, dass es wesentlich ist, eine variierende Spannung in der verlängerten Antriebsstruktur vorzusehen, um das schwankende Belastungsdrehmoment in dem Belastungsaufbau aufzuheben oder zu verringern. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Aufhebung oder Verringerung der Quelle der Torsionserregung, anstatt anzustreben, die Wirkungen der Torsionen anzugehen, indem Variationen der Spannung in der verlängerten Antriebsstruktur aufgehoben werden.
Somit waren die Verfahren, die ausgewählt wurden, um das Ausmaß der Exzentrizität und die Synchronisierung der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte des nicht-kreisförmigen Profils zu bestimmen, obwohl es bekannt war, ein nicht-kreisförmiges Profil auf einem der Rotoren in einem Synchronantriebsaufbau zur Verfügung zu stellen, nicht derart, dass sie das erforderliche Ergebnis gebracht hätten. Beispielsweise wird in einem typischen Verbrennungsmotor, wenn die Exzentrizität ausgewählt wird, um zu versuchen, die Spannung in einem Antriebsriemen auszugleichen, die Exzentrizität typischerweise erheblich zu groß sein, um die Drehschwingungen in dem Belastungsaufbau aufzuheben. In einem typischen Verbrennungsmotor besteht eine Resonanzfrequenz von etwa 2000 bis 2500 1/Min. Wenn die Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils gewählt wird, um zu versuchen, jegliche Spannungsvariation in dem Antriebsriemen im Resonanzbereich aufzuheben, wird typischerweise die Exzentrizität auf eine viel
größere Spannung gesetzt, als nötig ist, um die Schwingungen aufzuheben. Dies führt zu einem übermäßigen Verschleiß in dem Antriebsriemen und den verschiedenen Rädern, und das System wird auch nicht erfolgreich Schwingung verringern.
Betrachtet man eine andere Weise, in der Anordnungen des Stands der Technik mangelhaft waren, ist es wichtig, die Synchronisierung (was sich auf die Winkelposition auswirkt) des nicht-kreisförmigen Profils so anzuordnen, dass sie richtig auf die Synchronisierung (was sich auf die Winkelpositionierung auswirkt) der Schwankungen des Belastungsdrehmoments in dem Belastungsaufbau bezogen ist. Zweckmäßigerweise wird die relative Synchronisierung des nicht-kreisförmigen Profils und des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren Belastungsaufbaus in Bezug auf eine periodische Verlängerung und Verkürzung einer Antriebsspannweite der verlängerten Antriebsstruktur zwischen dem ersten und dem zweiten Rotor auf der straffen Seite des ersten Rotors bestimmt. Die am meisten bevorzugte Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin, dass die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils diejenige ist, bei der eine maximale Verlängerung der Antriebsspannweite der verlängerten Antriebsstruktur im Wesentlichen mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren Belastungsaufbaus zusammentrifft. Die Erfindung kann jedoch eine wesentliche Verringerung der Schwingung zur Verfügung stellen, wenn die Synchronisierung innerhalb eines Bereichs von plus/minus 15° der bevorzugten Winkelposition gesetzt wird. Ein besonders bevorzugter Bereich ist plus/minus 50° der bevorzugten Winkelposition.
Im Gegensatz dazu wurde im Stand der Technik versucht, die Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils in Bezug auf die Spannung in der verlängerten Antriebsstruktur zu setzen. In einem typischen Verbrennungsmotor variiert jedoch die Spitzenspannung in dem Antriebsriemen in der Synchronisierung je nach dem Drehzahlbereich, der untersucht wird. Typischerweise tritt die Spitzenspannung in dem Antriebsriemen an einer Synchronisierungsstufe für die Resonanzfrequenz des Motors auf, und sie tritt bei einer früheren Synchronisierung in dem Zyklus für den Drehzahlbereich unter Resonanz auf, und sie tritt in einem späteren Teil des Synchronisierungsszyklus für den Bereich des Drehzahlbereichs über der Resonanzbedingung auf. Somit kann, je nach den Bedingungen, die im Stand der Technik ausgewählt sind, um zu versuchen, die Spannung in dem Antriebsriemen
auszugleichen, die Synchronisierung des Ausmaßes der Exzentrizität des nichtkreisförmigen Profils vor oder hinter der bevorzugten Position zum Aufheben des schwankenden Belastungsdrehmoments in dem Belastungsaufbau sein.
Zusammenfassend sorgt somit die vorliegende Erfindung für die richtige Auswahl der Exzentrizität und der Synchronisierung des nicht-kreisförmigen Profils derart, dass diese am vorteilhaftesten das schwankende Belastungsdrehmoment in dem Belastungsaufbau aufheben oder verringern.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Veranschaulichung einer
Synchronantriebsvorrichtung für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, die die Erfindung darstellt;
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 1 gezeigten Kurbelwellenrads;
Figur 3 eine schematische Veranschaulichung der Synchronantriebsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in einer DOHC-Motorkonfiguration;
Figur 4a ein Diagramm eines schwankenden Belastungsdrehmoments an der Nockenwelle eines SOHC-Verbrennungsmotors und eines schwankenden korrigierenden Drehmoments, der durch ein ovales Kurbelwellenrad, das in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, erzeugt wird, wobei alle Diagramme über eine Kurbelwellenumdrehung aufgezeichnet sind;
Figur 4b ein Diagramm eines schwankenden Belastungsdrehmoments, der durch die Einlassnocke eines DOHC-Verbrennungsmotors entsteht, eines schwankenden Belastungsdrehmoments, der durch die Auslassnocke entsteht, und eines schwankenden korrigierenden Drehmoments, der durch ein ovales Kurbelwellenrad in dem Motor, der in Figur 3 gezeigt ist, entsteht, wobei alle Diagramme über eine Kurbelwellenumdrehung aufgezeichnet sind.
Figuren 5a bis 5d verschiedene Kombinationen von Kurbelwellen- und Nockenwellenrädern, die die Erfindung verkörpern, in Vierzylinder- und Dreizylindermotoren;
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Figuren 6a bis 6d verschiedene Kombinationen von Kurbelwellen- und Nockenwellenrädern, die die Erfindung verkörpern, in Sechszylinder-, Achtzylinder- und Zweizylindermotoren;
Figur 7a ein Diagramm, das das Ausmaß der Drehschwingungen in einem Verbrennungsmotor bei verschiedenen Motordrehzahlen veranschaulicht, wobei die vertikale Achse die Amplitude von Drehschwingungen in Graden der Bewegung der Nockenwelle und die horizontale Achse die Motordrehzahl in 1/min anzeigt, wobei das Diagramm die Situation in einem bekannten Motor mit einem runden Kurbelwellenrad anzeigt;
Figur 7b ein Diagramm, das das Ausmaß der Drehschwingungen in einem Verbrennungsmotor bei verschiedenen Motordrehzahlen veranschaulicht, wobei die vertikale Achse die Amplitude von Drehschwingungen in Graden der Bewegung der Nockenwelle und die horizontale Achse die Motordrehzahl in 1/min anzeigt, wobei das Diagramm die Situation für eine Synchronantriebsvorrichtung, die die Erfindung verkörpert, unter Verwendung eines ovalen Kurbelwellenrads anzeigt;
Figur 8a ein Diagramm, das das Ausmaß der Spannungen in einem Verbrennungsmotor bei verschiedenen Motordrehzahlen veranschaulicht, wobei die vertikale Achse die Amplitude der Riemenspannung und die horizontale Achse die Motordrehzahl in 1/min anzeigt, wobei das Diagramm die Situation in einem bekannten Motor mit einem runden Kurbelwellenrad anzeigt;
Figur 8b ein Diagramm, das das Ausmaß der Spannungen in einem Verbrennungsmotor bei verschiedenen Motordrehzahlen veranschaulicht, wobei die vertikale Achse die Amplitude der Riemenspannung und die horizontale Achse die Motordrehzahl in 1/min anzeigt, wobei das Diagramm die Situation für eine Synchronantriebsvorrichtung, die die Erfindung verkörpert, unter Verwendung eines ovalen Kurbelwellenrads anzeigt;
Figuren 9a und 9b jeweils die Schwankungen der Spannung in dem Antriebsriemen über eine Umdrehung der Kurbelwelle bei 1500 1/min für einen Motor gemäß dem Stand der Technik mit einem runden Kurbelwellenrad, wobei die Figuren 9a und 9b jeweils die Riemenspannungsvariationen auf der straffen Seite und der schlaffen Seite des Kurbelwellenrads zeigen;
Figuren 10a und 10b jeweils die Schwankungen der Spannung in dem Antriebsriemen über eine Umdrehung der Kurbelwelle bei 2500 1/min für einen Motor gemäß dem Stand der Technik mit einem runden Kurbelwellenrad, wobei die Figuren
10a und 10b jeweils die Riemenspannungsvariationen auf der straffen Seite und der schlaffen Seite des Kurbelwellenrads zeigen;
Figur 11 jeweils die Schwankungen der Spannung in dem Antriebsriemen über eine Umdrehung der Kurbelwelle bei 3500 1/min für einen Motor gemäß dem Stand der Technik mit einem runden Kurbelwellenrad, wobei die Figuren 11a und 11b jeweils die Riemenspannungsvariationen auf der straffen Seite und der schlaffen Seite des Kurbelwellenrads zeigen;
Figur 12 ein dreidimensionales Diagramm, das die Verteilung der Drehschwingungen der Nockenwelle in einem bekannten Verbrennungsmotor mit einem runden Kurbelwellenrad zeigt, wobei die X-Achse verschiedene harmonische Schwingungsordnungen, die Y-Achse-die Motordrehzahl in 1/min und die Z-Achse die Amplitude der Drehschwingungen der Nockenwelle anzeigen;
Figur 13 ein dreidimensionales Diagramm, das die Verteilung der Drehschwingungen der Nockenwelle in einem Motor, der die Erfindung verkörpert und ein ovales Kurbelwellenrad aufweist, zeigt, wobei die X-Achse verschiedene harmonische Schwingungsordnungen, die Y-Achse die Motordrehzahl in 1/min und die Z-Achse die Amplitude der Drehschwingungen der Nockenwelle anzeigen;
Figur 14a ein Diagramm eines schwankenden Belastungsdrehmoments auf einem drehbaren Belastungsaufbau, wie zum Beispiel einer Nockenwelle;
Figur 14b, wie ein nicht-kreisförmiges Profil 19 abgeleitet werden kann, um die Drehmomentschwankungen von Figur 14a in einer Ausführungsform der Erfindung aufzuheben; und
Figuren 15,16 und 17 eine von einem Computer erzeugte virtuelle Darstellung eines ovalen Kurbelwellenprofils, das die Erfindung verkörpert, wobei das Profil durch eine Winkelvoreilung eines Zahns in Figur 16 relativ zu Figur 15, und in Figur 17 relativ zu Figur 16 abgestuft ist.
Beschreibung der Erfindung
Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Synchronantriebsvorrichtung für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, die die Erfindung verkörpert. Die Vorrichtung weist eine verlängerte Endlosantriebsstruktur 10, einen ersten und einen zweiten Rotor 11 und 12 und weitere Rotoren 13, 14 und 17 auf. Die verlängerte
Endlosantriebsstruktur 10 ist durch einen herkömmlichen Synchronriemen mit Zähnen 15 zusammen mit dazwischen liegenden Vertiefungen vorgesehen, die eine Vielzahl von eingreifenden Abschnitten der verlängerten Endlosantriebsstruktur darstellen. Jeder Rotor 11 und 12 ist durch ein Rad vorgesehen, das eine Vielzahl von Zähnen 16 zum Eingriff in die Vertiefungen zwischen den Zähnen 15 des Synchronriemens 10 aufweist. Das Rad 11 ist mit der Kurbelwelle (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors gekoppelt, und das Rad 12 ist mit einem drehbaren Belastungsaufbau (nicht gezeigt) gekoppelt, der durch eine Nockenwelle 26 des Verbrennungsmotors dargestellt ist. Der Synchronriemen 10 ist um den ersten und den zweiten Rotor 11 und 12 im Eingriff, wobei der erste Rotor 11 so angeordnet ist, dass er den Riemen 10 antreibt, und der zweite Rotor 12 so angeordnet ist, dass er &mdash; von dem Riemen 10 angetrieben wird. Der Rotor 14 hat auch Zähne 16 und besteht aus einem Rad zum Antrieb von anderen Elementen des Verbrennungsmotors, wie zum Beispiel einer Wasserpumpe, und der Rotor 13 ist vorzugsweise für einen Riemenspanner, der auf einer ungezahnten Seite des Synchronriemens 10 aufliegt, um den Riemen auf bekannte Weise zu spannen. Der Rotor 17 ist vorzugsweise für eine feststehende Tragscheibe, die auf der ungezahnten Seite des Synchronriemens 10 aufliegt.
In einer bekannten Form einer Synchronantriebsvorrichtung würde das Kurbelwellenrad ein kreisförmiges Profil aufweisen. In einem derartigen Fall ist die Synchronantriebsvorrichtung für Schwingungen anfällig, die als Drehschwingungen bekannt sind und durch das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors durch die oben liegende Nockenwelle entstehen. Die Quelle der Erregungen ist in den Figuren 4a und b veranschaulicht. Figur 4a veranschaulicht das schwankende Belastungsdrehmoment 103, das an die Nockenwelle in einem SOHC-Motor angelegt wird, und Figur 4b veranschaulicht das gleiche für einen DOHC-Motor. Figur 4b zeigt die Änderung des Nockenwellendrehmoments über einen einzelnen Zyklus des Motors, die anzeigt, wie das durch die Kurve 101 gezeigte Einlassdrehmoment mit Umdrehungsgraden des Motors variiert und wie das Auslassdrehmomentprofil 102 auf die gleiche Weise variiert.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Figur 1 für einen SOHC-Motor gezeigt ist, hat das Kurbelwellenrad 11 ein nicht-kreisförmiges Profil (wie übertrieben in Figur 2 gezeigt ist), das im Allgemeinen durch das
Bezugszeichen 19 angezeigt ist. Das nicht-kreisförmige Profil 19 ist in der besonderen beschriebenen Ausführungsform als ein Oval mit einer längeren Achse 20 und einer kürzeren Achse 21 beschrieben. Das Profil 19 hat zwei vorstehende Abschnitte 22 und 23 und zwei rückstehende Abschnitte 24 und 25.
Das Vorsehen des ovalen Profils 19 auf dem Rad 11, wie in Figur 2 gezeigt, erzeugt ein schwankendes korrigierendes Drehmoment, das durch den Riemen 10 an den zweiten Rotor 12 angelegt wird. Dieses schwankende korrigierende Drehmoment ist in Figur 4a bei 104 gezeigt. In der bevorzugten Situation ist das gesamte schwankende Belastungsdrehmoment 103 durch das gesamte korrigierenden Drehmoment 104 entgegengesetzt. Vorzugsweise ist das korrigierende Drehmoment 104 um 180° zum gesamten Belastungsdrehmoment phasenverschoben und die Schwingungsamplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments 104 ist an die Schwingungsamplitude des gesamten schwankenden Belastungsdrehmoments 103 angeglichen.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung des ovalen Profils 19, das in Figur 2 gezeigt ist, sind die Winkelpositionen der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte 22 bis 24 des nicht-kreisförmigen Profils 19 relativ zu der Winkelposition des zweiten Rotors 12 und das Ausmaß der Exzentrizität des nichtkreisförmigen Profils 19 derart, dass das nicht-kreisförmige Profil 19 an den zweiten Rotor 12 ein entgegengesetztes schwankendes korrigierendes Drehmoment 104 anlegt, der im Wesentlichen dasn schwankende Belastungsdrehmoment 103 des drehbaren Belastungsaufbaus 26 aufhebt.
Die Bestimmung der Synchronisierung und des Ausmaßes der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils 19 wird nun genauer beschrieben. In Figur 1 sind die Spannweiten zwischen den verschiedenen Rotoren als 10A zwischen dem Rotor 12 und dem Rotor 14, 10B zwischen dem Rotor 14 und dem Rotor 11,10C zwischen dem Rotor 12 und dem Rotor 13 und 10D zwischen dem Rotor 13 und dem Rotor und 10E zwischen dem Rotor 17 und dem Rotor 11 angegeben. Die Spannweite zwischen dem ersten Rotor 11 und dem zweiten Rotor 12, angezeigt als 10A, 10B, wird als die Antriebsspannweite zwischen den beiden Rotoren bezeichnet, da sie auf der straffen Seite des ersten Rotors 11, auf dem das nicht-kreisförmige Profil 19 gebildet ist, angeordnet ist. Die Spannweite zwischen dem ersten Rotor 11 und dem zweiten Rotor 12, die als 10C, 10D, 10E angezeigt ist, wird als die schlaffe Seite bezeichnet, obwohl natürlich der Riemen an beiden Seiten unter Spannung steht. Die
zu beseitigenden Drehschwingungen werden durch das schwankende Belastungsdrehmoment auf dem drehbaren Belastungsaufbau (die Nockenwelle 26) gebildet, und gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese durch Anlegen eines entgegengesetzten schwankenden Drehmoments an die Nockenwelle 26 durch den Synchronriemen 10 verringert oder im Wesentlichen aufgehoben. Das entgegengesetzte schwankende korrigierende Drehmoment wird durch das nichtkreisförmige Profil 19 durch periodische Verlängerung und Verkürzung der Spannweiten 10A, 10B und 10C110D, 10E angrenzend an den Rotor 11, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, erzeugt. In bevorzugten Formen der Erfindung wird die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils 19 so nah wie möglich zu derjenigen gesetzt, bei der eine maximale Verlängerungder Antriebsspannweite 10A, 10B mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments der Nockenwelle 26 zusammentrifft. Es kann nicht immer möglich sein, dies präzise anzuordnen, und gemäß der Erfindung erhält man einen Vorteil, wenn die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils innerhalb von +/-15 Grad, stärker bevorzugt innerhalb +/- 5 Grad, der bevorzugten Winkelposition liegt.
In Bezug auf den besonderen veranschaulichten Fall und bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 hat das ovale Profil 19 zwei Bezugsradien 20a und 20b, die zusammen die längere Achse 20 des Ovals bilden. Jeder Bezugsradius 20a, 20b geht von dem Zentrum des Rotors 11 und durch das Zentrum des jeweiligen vorstehenden Abschnitts 22, 23. Die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils 19 ist auf eine Bezugsrichtung des Rotors 11 bezogen, wobei die Bezugsrichtung die Richtung eines Vektors oder einer imaginären Linie 27 ist, der/die den Winkel oder Sektor der Umwickelung der Endlosantriebsstruktur 10 um den Rotor 11 halbiert. Dieser Vektor, der den Umwickelungswinkel halbiert, liegt in der gleichen Richtung wie die Nabenbelastungskraft, die durch den Eingriff des Riemens 10 mit dem Rotor 11 erzeugt wird, wenn das Riemenantriebssystem statisch ist. Es ist jedoch ersichtlich, dass sich die Richtung der Nabenbelastungskraft während des Betriebs des Riemenantriebsystems dynamisch ändert. Die Synchronisierung des nichtkreisförmigen Profils 19 wird derart gesetzt, dass zu dem Zeitpunkt, wenn das schwankende Belastungsdrehmoment auf dem zweiten Rotor 12 einen Höchstwert erreicht hat, die Winkelposition des Bezugsradius 20a in einem Bereich von 90° bis 180°, vorzugsweise in einem Bereich von 130° bis 140°, von der Bezugsrichtung des Winkels der Umwickelungshalbierung 27 in Drehrichtung des Rotors 11 liegt.
19 &diams;« .*
Angenommen, der Aufbau in Figur 1 ist zu dem Moment gezeigt, wenn das schwankende Belastungsdrehmoment auf dem zweiten Rotor 12 seinen Höchstwert erreicht hat, dann ist die bevorzugte Synchronisierung des nicht-kreisförmigen Profils 19 wie in Figur 1 gezeigt, dann ist nämlich der Winkel zwischen dem Bezugsradius 20a und der Halbierungsrichtung 27 135°, wie durch den Winkel &thgr; angezeigt ist.
Es ist zu verstehen, dass in dieser Beschreibung, wenn der Begriff "Bezugsradius" für ein nicht-kreisförmiges Profil 19 verwendet wird, der gemessene Bezugsparameter der Radius eines fiktiven Kreises ist, der durch den zugeordneten vorstehenden Abschnitt geht, und nicht der Radius des gesamten Profils ist, da dieses gesamte Profil im Wesentlichen nicht kreisförmig ist. Der Begriff Bezugsradius wird lediglich verwendet, um den Abstand zwischen dem Zentrum der Achse des Rotors, auf dem das Profil gebildet ist, bis zur maximalen Ausdehnung des Profils an dem relevanten vorstehenden Abschnitt anzuzeigen.
Nun wird die Bestimmung des Ausmaßes der Exzentrizität des nichtkreisförmigen Profils 19 in der spezifischen gezeigten Ausführungsform betrachtet. Zusammengefasst wird das Ausmaß der Exzentrizität des Profils 19 vorzugsweise derart gesetzt, dass das schwankende korrigierende Drehmoment 104, der in 4a gezeigt ist, eine Amplitude im Wesentlichen gleich mit einer Phase im Wesentlichen entgegengesetzt zu der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments 103, wie in Fig. 4a gezeigt, aufweist. Man findet jedoch immer noch Vorteile in Ausführungsformen, in denen die Amplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments 104 im Bereich von 75% bis 110%, stärker bevorzugt im Bereich von 90% bis 100%, der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments 103 liegt. Wenn das schwankende Belastungsdrehmoment 103 über den Drehzahlbereich des Motors eine im Wesentlichen konstante Amplitude aufweist, wird die Amplitude des korrigierenden Drehmoments 104 nur im Wesentlichen der konstanten Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments angeglichen.
Die praktischen Schritte des Bestimmens des Ausmaßes der Exzentrizität können folgende sein. Zunächst wird die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments 103 der Nockenwelle 26 unter der ausgewählten Reihe von Betriebsbedingungen gemessen, in diesem Fall bei der höchsten Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments. Als nächstes wird die erforderliche Amplitude der periodischen Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite 10a, 10b durch die folgende Formel berechnet:
rk
wobei:
L = die Amplitude der erforderlichen periodischen Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite;
T = die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments der Nockenwelle 26, die bei der höchsten Amplitude gemessen wurde; &ldquor;_I_=_der Radius des zweiten Rotors 12; und
k = der Steifheitskoeffizient des Riemens 10.
dF
Der Steifheitskoeffizient k wird aus der Formel k = &mdash; erhalten.
dL
wobei dF die erforderliche Kraft ist, um eine Verlängerung der Länge dL in der Struktur zu erzeugen.
Als Beispiel für die obigen Berechnungen kann die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments T 10Nm (von null zur Spitze) und der Radius des Rotors 12 50mm betragen. Dies ergibt eine maximale Kraft F, die erforderlich ist, um das notwendige schwankende korrigierende Drehmoment von F = 200N zur Verfügung zu stellen. In dem besprochenen Beispiel wird die erforderliche Änderung der Spannlänge durch Teilen der Spannung von 200N durch den Steifheitskoeffizienten k, der zum Beispiel für einen typischen Riemen 400 N/mm betragen kann, erhalten. Dies ergibt eine erforderliche Amplitude der Verlängerung und Verkürzung des Synchronriemens von 0,5mm (von null zur Spitze).
Der nächste Schritt besteht darin, die erforderliche Exzentrizität zu berechnen, um diese Länge der Verlängerung und Verkürzung in einer Synchronisierungsstufe vorzusehen, wenn die längere Achse 20 der Ellipse auf &thgr; = 135° gesetzt ist, wie in Figur 1 gezeigt. Eine theoretische Berechnung dieses Wertes ist schwer zu erhalten, so dass die Berechnung der Exzentrizität durch das Äquivalent einer Tabelle erhalten wird. Dies erfolgt durch Erzeugen und Aufzeichnen von Daten, um empirisch eine Reihe von Werten von (i) der Abweichung der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte des nicht-kreisförmigen Profils von der Kreisbahn und (ii) der
resultierenden:ÄBnpIftude'qJQr'ß)ei-r$dioohöfvVeflöfJ9enjng und Verkürzung der ::: :!: : ' ' i :::'::' : : :
Antriebsspannweite zu beziehen. Die erforderliche Exzentrizität wird dann aus den Daten ausgewählt, um die erforderliche Amplitude der periodischen Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite zu ergeben.
Die Datenbank, die erzeugt wird, um die Tabelle zur Verfügung zu stellen, besteht aus einer Tabelle von Werten der Amplitude der Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite 1OA und 10B für verschiedene Werte der Exzentrizität des ovalen Profils 19 entlang der längeren Achse. Beispiele für derartige Daten sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Der zum Vergleich verwendete Bezugskreis ist ein Kreis mit einem Durchmesser gleich dem Durchschnitt der längeren Achsenlänge 20 und der kürzeren Achsenlänge 21. Die Exzentrizität des ovalen Profils 19 kann in dem.gezeigten Beispiel bestimmt werden, indem die Abweichung der Kontur von dem Bezugskreis bei der längeren Achse 20 berücksichtigt wird.
Unterschied zwischen ausgewählter
ovaler Bezugskontur und Bezugskreis		 Amplitude der periodischen Verlängerung
und Verkürzung der Antriebsspannweite
10A, 10B
0,5 mm 0,25 mm
1,0 mm 0,49 mm
1,5 mm 0,74 mm
Diese Tabelle kann zum Beispiel durch Erzeugen einer Computersimulation des ovalen Profils 19 und Staffeln dieser durch eine Reihe von Winkelvoreilungen von zum Beispiel jeweils einem Zahn, wie zum Beispiel in den Figuren 15, 16 und gezeigt ist, abgeleitet werden. Für jede dieser Staffelungen wird die Computersimulation so angeordnet, dass sie eine Anzeige der Verlängerung oder Verkürzung der äquivalenten Antriebsspannweite 10A, 10B für eine besondere Länge der längeren Achse, die den Radius 2OA ergibt, schafft. Auf der Computersimulation wird der Bezugsradius 2OA dann variiert und eine weitere Reihe von Daten wird für den neuen Radius 2OA erzeugt. Der Zweck des Staffeins des Profils durch die Positionen, die in den Figuren 15,16 und 17 gezeigt sind, besteht darin, die Position, bei der die maximale Verlängerung der entsprechenden Antriebsspannweite 10A, 10B, auftritt, empirisch zu bestimmen. Nachdem diese bestimmt wurde, wird die geeignete Angabe für die maximale Länge der Spannweite
1OA, 10&Bgr; extrahiert, die gegen die entsprechende Exzentrizität des Bezugsradius 2OA gesetzt wird. Die Figuren 15,16 und 17 zeigen, wie die Amplitude der Verlängerung unter Verwendung von virtuellen Prototypen bestimmt wird.
Die Figuren 5a bis 5d zeigen verschiedene Kombinationen von Kurbelwellen- und Nockenwellenrädern für Vierzylinder- und Dreizylindermotoren. Die Figuren 6a bis 6d zeigen verschiedene Kombinationen von Kurbelwellen- und Nockenwellenrädern für Sechszylinder-, Achtzylinder- und Zweizylindermotoren.
Figur 7a zeigt die Amplitude der Drehschwingungen der Nockenwelle in Graden von Drehschwingung gegenüber der Motordrehzahl in 1/min für ein rundes Kurbelwellenrad. Figur 7b zeigt die Amplitude der Drehschwingungen der Nockenwelle in Graden von Drehschwingung gegenüber der Motordrehzahl in 1/minfür ein ovales Kurbelwellenrad. Figur 7b zeigt, dass die Torsionen wesentlich verringert werden. Es verbleiben nur von der Kurbelwelle stammende Torsionen. Die Resonanz wurde aufgehoben.
Figur 8a zeigt die Spannungsschwingung der straffen Seite gegenüber der Motordrehzahl in 1/min für ein rundes Kurbelwellenrad. Figur 8b zeigt die Spannungsschwankung der straffen Seite gegenüber der Motordrehzahl in 1/min für ein ovales Kurbelwellenrad. Figur 8b zeigt auch, dass die Resonanz aufgehoben wurde. Die Spannungsschwankungen liegen noch im gesamten Drehzahlbereich vor, sie müssen jedoch vorliegen, um ein Aufhebungsdrehmoment zu schaffen.
Die Figuren 9a und b zeigen die Spannungsschwankungen der straffen Seite und der schlaffen Seite über eine Umdrehung des runden Kurbelwellenrads bei 1500 1/min. Die Figuren 10a und b zeigen die Spannungsschwankungen der straffen Seite und der schlaffen Seite über eine Umdrehung des runden Kurbelwellenrads bei Systemresonanz (2500 1/min). Die Figuren 11a und b zeigen die Spannungsschwankungen der straffen Seite und der schlaffen Seite über eine Umdrehung des runden Kurbelwellenrads bei 3500 1/min.
Figur 12 zeigt die Drehschwingungen der Nockenwelle für ein rundes Kurbelwellenrad, dargestellt als eine Spektralanalyse, wobei: X-Achse = harmonische Ordnungen; Y-Achse = Motordrehzahl; und Z-Achse = Amplitude der Drehschwingungen der Nockenwelle.
Figur 13 zeigt die Drehschwingungen der Nockenwelle für ein ovales Kurbelwellenrad, dargestellt als eine Spektralanalyse, wobei: X-Achse = harmonische Ordnungen; Y-Achse = Motordrehzahl; und Z-Achse = Amplitude der
Drehschwingungen der Nockenwelle. Nur Torsionen der zweiten Ordnung werden durch das ovale Profil beseitigt. Die Verwendung eines komplexeren Profils, wie in Figur 14 gezeigt, hebt gleichzeitig Torsionen der zweiten und vierten Ordnung auf.
Die Figuren 14a und 14b zeigen stark übertrieben, wie ein nicht-kreisförmiges Profil 19 einer der Rotoren in einer Synchronantriebsvorrichtung, die die Erfindung verkörpert, geformt sein kann, um zwei verschiedene Ordnungen von Torsionsschwankungen in dem Drehmoment eines drehbaren Belastungsaufbaus unterzubringen. Figur 14 besteht aus zwei Figuren 14a und 14b. Figur 14a zeigt in der Kurve 110 ein schwankendes Belastungsdrehmoment zweiter Ordnung gleich der in Figur 12 gezeigten Spitze zweiter Ordnung. Die Kurve 111 zeigt ein
schwankendes Belastungsdrehmoment vierter Ordnung gleich der in Figur 12
gezeigten Spitze vierter Ordnung. Die Kurve 112 zeigt das kombinierte schwankende Belastungsdrehmoment auf dem drehbaren Belastungsaufbau.
In Figur 14b ist bei 19A stark übertrieben ein im Allgemeinen ovales Profil gezeigt, das zur Verwendung auf einem Kurbelwellenrotor 11 in Figur 1 mit vorstehenden Abschnitten 22 und 23 geeignet ist. Diese vorstehenden Abschnitte erzeugen ein korrigierendes schwankendes Belastungsdrehmoment, das angelegt werden kann, um das schwankende Belastungsdrehmoment zweiter Ordnung 110 in Figur 14a aufzuheben. Ein zweites Profil, das bei 19B gezeigt ist, ist so geformt, dass es vier kleinere vorstehende Abschnitte aufweist, die, wenn es als ein Profil des Kurbelwellenrads 11 verwendet werden würde, ein korrigierendes Drehmoment gleich dem schwankenden Drehmoment vierter Ordnung in Figur 14a erzeugen würde. In Figur 14b ist ein nicht-kreisförmiges Profil, das die Erfindung verkörpert, bei 19C angezeigt, das eine Kombination der beiden Profile 19A und 19B ist. Das kombinierte Profil 19C hat zwei größere vorstehende Abschnitte und zwei kleinere vorstehende Abschnitte. Das kombinierte Profil 19C erzeugt ein schwankendes korrigierendes Drehmoment, das das kombinierte schwankende Drehmoment 112, das in Figur 14a gezeigt ist, aufheben kann.
Somit ist in Figur 14 eine Modifikation des ovalen Rotors gezeigt, in dem zusätzliche kleinere vorstehende Abschnitte des Profils vorgesehen sind. Der Grund hierfür ist, dass harmonische Drehschwingungen vierter Ordnung, die in den Figuren 12 und 13 veranschaulicht sind, berücksichtigt werden. In Figur 12 sind die Drehschwingungen, die sich aus den Oberschwingungen zweiter, vierter und sechster Ordnung ergeben, bei einer Synchronantriebsvorrichtung mit einem
kreisförmigen Kurbelwellenrad gezeigt. Figur 13 zeigt die Drehschwingungen, die nach Verwendung eines ovalen Kurbelwellenantriebsrads gemäß der Erfindung verbleiben. Es ist ersichtlich, dass die harmonischen Drehschwingungen vierter Ordnung verbleiben. Diese Schwingungen können durch Vorsehen von zusätzlichen vorstehenden Abschnitten auf dem nicht-kreisförmigen Profil des Kurbelwellenrads verringert oder beseitigt werden. Die kleineren vorstehenden Abschnitte sind kleiner als die größeren vorstehenden Abschnitte und so angeordnet, dass sie weniger schwankende korrigierende Drehmomentmuster in dem an den zweiten Rotor angelegten Drehmoment erzeugen, um das schwankende Belastungsdrehmoment vierter Ordnung, das durch den drehbaren Belastungsaufbau entsteht, zu verringern oder im Wesentlichenaufzuheben.
Nun zurückkehrend zu einer allgemeinen Betrachtung des Betriebs von Ausführungsformen der Erfindung ist es bekannt, in einem Synchronantriebssystem für einen Verbrennungsmotor ein Kurbelwellenrad ovalen Profils vorzusehen. Die vorliegende Erfindung sorgt für die richtige Auswahl der Exzentrizität und der Synchronisierung des nicht-kreisförmigen Profils derart, dass diese am vorteilhaftesten das schwankende Belastungsdrehmoment in dem Belastungsaufbau aufheben oder verringern, anstatt anzustreben, die Spannung in dem Antriebsriemen auszugleichen, wie es in Anordnungen des Stands der Technik geschehen ist.
Die Erfindung kann verstanden werden, indem das Zweite Newtonsche Gesetz, dass das Vorliegen einer nicht ausgeglichenen Kraft ein Objekt beschleunigen wird, in Betracht gezogen wird. Für lineare Beispiele heißt dies:
Beschleunigung = Kraft/Masse
In Drehbewegung:
Beschleunigung = Drehmoment/Trägheit
In einem gewöhnlichen Verbrennungsmotor schwankt das Drehmoment von dem Ventiltrieb oder der Dieselkraftstoffpumpe, wodurch die Drehzahl schwankt, wodurch eine Winkelverschiebung (auch als Drehschwingung bekannt) schwankt. Durch Verwendung eines ellipsoiden Kurbelwellenrads, das den Riemen (zum geeigneten Zeitpunkt) zieht, kann ein zusätzliches Drehmoment erzeugt werden, der eine derartige Amplitude und Phase aufweist, dass das kombinierte Drehmoment, das auf die Nockenwelle wirkt, gleich null ist. Das Fehlen des Drehmoments bedeutet das Fehlen der Beschleunigung gemäß dem Ersten Newtonschen Gesetz. Das Fehlen
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von Beschleunigung bedeutet das Fehlen von Drehzahlschwankungen, was bedeutet, dass keine Torsionen vorliegen.
Das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile ist eine Quelle für Drehmomentschwankungen. Diese Drehmomentschwankungen bewirken, dass die Nockenwelle Drehzahlschwankungen unterworfen wird, was wiederum Schwankungen der Winkelposition, die ansonsten als Drehschwingungen bekannt sind, bewirkt. Die beste Abhilfe für dieses Verhalten besteht darin, die Ursache unmittelbar an der Quelle zu bekämpfen, indem ein weiteres Drehmoment, das auf die Nockenwelle wirkt, einzuführen, d.h. die Drehmomentschwankungen an der Nockenwelle zu entfernen. Eine Art, dies zu bewerkstelligen, besteht darin, das ovale Rad an-der Kurbelwelle zu verwenden. Das ovale Rad wircL-während es sich dreht, Schwankungen der Spannlänge einführen, d.h. es wird zweimal pro Kurbelwellenumdrehung ziehen und loslassen. Wenn die straffe Seite gezogen wird, wird die schlaffe Seite losgelassen und umgekehrt. Das Ziehen und Loslassen des Riemens bedeutet, dass ein neues, zusätzliches Drehmoment an der Nockenwelle erzeugt wird. Wenn dieses neue Drehmoment eine geeignete Amplitude und Phase aufweist, kann er das erste Drehmoment vom Ventiltrieb ausgleichen. Das Fehlen von Drehmomentschwankungen bedeutet ein Fehlen von Drehzahlschwankungen und daher das Fehlen von Torsionen.
In Ausführungsformen der Erfindung variiert die Riemenspannung immer noch, wenn die Drehschwingungen in der Nockenwelle beseitigt sind. In der Tat bewirkt gerade die Änderung der Spannung im Riemen, dass die Drehschwingungen in der Nockenwelle aufhören. Im Stand der Technik heißt es, dass die Aufgabe das Entfernen der Spannungsvariation in dem Riemen ist, was jedoch nicht erforderlich ist, um die Drehschwingung in der Nockenwelle zu entfernen.Die Aufgabe besteht darin, die Drehzahlvariation des Abtriebsrads zu entfernen, die durch die Variation der Drehmomentbelastung in dem Abtriebsrad bewirkt wird. Dies erfolgt durch Variieren der Spannung in dem Riemen während des Zyklus des Abtriebsrads. Zum Zeitpunkt einer Erhöhung der Drehmomentbelastung auf dem Abtriebsrad muss eine Erhöhung der Spannung in dem Riemen erfolgen. Zum Zeitpunkt, wenn eine Erhöhung der Spannung erforderlich ist, muss die effektive Länge der Spannweite erhöht werden. Dies wird dadurch erreicht, dass das Oval derart positioniert wird, dass sich die lange Achse von einer Position senkrecht zu der Nabenbelastung zu einer Position entlang der Nabenbelastungsrichtung bewegt. Zum Zeitpunkt, wenn
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eine Verringerung der Spannung erforderlich ist, muss die effektive Länge der Spannweite verkleinert werden. Dies erfolgt, während sich die längere Achse von der Vertikalen in die Horizontale bewegt.

Claims (38)

1. Synchronantriebsvorrichtung, aufweisend:
eine verlängerte Endlosantriebsstruktur (10) mit einer Vielzahl von eingreifenden Abschnitten (15);
eine Vielzahl von Rotoren, aufweisend mindestens einen ersten und einen zweiten Rotor (11, 12), wobei der erste Rotor (11) eine Vielzahl von Zähnen (16) zum Eingriff in die eingreifenden Abschnitte (15) der verlängerten Antriebsstruktur (10) aufweist, und der zweite Rotor (12) eine Vielzahl von Zähnen (16) zum Eingriff in den eingreifenden Abschnitt (15) der verlängerten Antriebsstruktur (10) aufweist;
einen drehbaren Belastungsaufbau (26), der mit dem zweiten Rotor (12) gekoppelt ist;
wobei die verlängerte Antriebsstruktur um den ersten und den zweiten Rotor im Eingriff ist, wobei der erste Rotor (11) derart angeordnet ist, dass er die verlängerte Antriebsstruktur (10) antreibt, und der zweite Rotor (12) derart angeordnet ist, dass er von der verlängerten Antriebsstruktur (10) angetrieben wird, und wobei einer der Rotoren ein nicht-kreisförmiges Profil (19) mit mindestens zwei vorstehenden Abschnitten (22, 23) aufweist, die sich mit rückstehenden Abschnitten (24, 25) abwechseln, wobei der drehbare Belastungsaufbau (26) derart ist, dass er ein periodisch schwankendes Belastungsdrehmoment darstellt, wenn er in Drehung angetrieben wird;
dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelpositionen der vorstehenden und rückstehenden Abschnitte des nicht-kreisförmigen Profils (19) relativ zu der Winkelposition des zweiten Rotors (12) und das Ausmaß der Exzentrizität des nicht- kreisförmigen Profils (19) derart sind, dass das nicht-kreisförmige Profil ein entgegengesetztes schwankendes korrigierenden Drehmoment (104) an den zweiten Rotor anlegt, das den schwankenden Belastungsdrehmoment (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) verringert oder im Wesentlichen aufhebt.
2. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das nicht-kreisförmige Profil (19) derart ist, dass es das entgegengesetzte schwankende korrigierende Drehmoment durch periodische Verlängerung und Verkürzung der Spannweiten der verlängerten Antriebsstruktur (10) angrenzend an den Rotor erzeugt, auf dem das nicht-kreisförmige Profil (19) gebildet ist, wobei die verlängerte Antriebsstruktur eine Antriebsspannweite (10A, 10B) auf der straffen Seite des Rotors, auf dem das nicht- kreisförmige Profil (19) gebildet ist, aufweist, wobei die Winkelposition des nicht- kreisförmigen Profils (19) innerhalb von +/-15 Grad einer Winkelposition liegt, bei der eine maximale Verlängerung der Antriebsspannweite (10A, 10B) mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) zusammentrifft.
3. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils (19) innerhalb von +/-5 Grad der Winkelposition liegt, bei der eine maximale Verlängerung der Antriebsspannweite (10A, 10B) mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) zusammentrifft.
4. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils (19) diejenige ist, bei der eine maximale Verlängerung der Antriebsspannweite (10A, 10B) im Wesentlichen mit einem Spitzenwert des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) zusammentrifft.
5. Synchronantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils derart ist, dass das schwankende korrigierende Drehmoment (104) eine Amplitude im Bereich von 70% bis 110% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) bei einer vorbestimmten ausgewählten Reihe von Betriebsbedingungen der Synchronantriebsvorrichtung aufweist.
6. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, bei dem der Bereich aus 90% bis 100% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) besteht.
7. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, bei dem die Amplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments (104) im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) ist.
8. Synchronantriebsaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) im Wesentlichen konstant ist und das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils (19) derart ist, dass das schwankende korrigierende Drehmoment (104) eine Amplitude im Bereich von 70% bis 110% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) aufweist.
9. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Bereich aus 90% bis 100% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) besteht.
10. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Amplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments (104) im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) ist.
11. Synchronantriebsaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) variiert und das Ausmaß der Exzentrizität des nicht- kreisförmigen Profils (19) derart ist, dass das schwankende korrigierende Drehmoment (104) eine Amplitude im Bereich von 70% bis 110% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments aufweist, wenn sie unter derartigen Bedingungen bestimmt wird, dass sie ein Höchstwert ist.
12. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Bereich aus 90% bis 100% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) besteht, wenn sie unter derartigen Bedingungen bestimmt wird, dass sie ein Höchstwert ist.
13. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Amplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments (104) im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) ist, wenn sie unter derartigen Bedingungen bestimmt wird, dass sie ein Höchstwert ist.
14. Synchronantriebsaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus variiert und das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils (19) derart ist, dass das schwankende korrigierende Drehmoment (104) eine Amplitude im Bereich von 70% bis 110% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) aufweist, wenn sie bei der natürlichen Resonanzfrequenz der Vorrichtung bestimmt wird.
15. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Bereich aus 90% bis 100% der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) besteht, wenn sie mit der natürlichen Frequenz der Vorrichtung bestimmt wird.
16. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Amplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments (104) im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) ist, wenn sie bei der natürlichen Frequenz der Vorrichtung bestimmt wird.
17. Synchronantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils (19) derart ist, dass eine periodische Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite erzeugt wird, die durch die folgende Formel gegeben sind:


L = die Amplitude der periodischen Verlängerung und Verkürzung der Antriebsspannweite (10A, 10B);
T = die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus bei einer vorbestimmten ausgewählten Reihe von Betriebsbedingungen der Synchronantriebsvorrichtung;
r = der Radius des zweiten Rotors;
k = der Steifheitskoeffizient der verlängerten Antriebsstruktur (10), definiert als


wobei dF die notwendige Kraft ist, um eine Verlängerung der Länge dL in der Länge der Struktur zu erzeugen.
18. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Betriebsbedingungen derart sind, dass die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) im Wesentlichen konstant ist.
19. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus (26) variiert und
T = die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren Belastungsaufbaus (26), bestimmt bei Bedingungen, wenn sie ein Höchstwert ist.
20. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments des drehbaren Belastungsaufbaus (26) variiert und
T = die Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) des drehbaren Belastungsaufbaus ist, bestimmt bei der natürlichen Resonanzfrequenz der Synchronantriebsvorrichtung.
21. Synchronantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das nicht-kreisförmige Profil (19) auf dem ersten Rotor (11) vorgesehen ist.
22. Synchronantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das nicht-kreisförmige Profil (19) auf dem zweiten Rotor (12) vorgesehen ist.
23. Synchronantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das nicht-kreisförmige Profil (19) auf einem dritten Rotor (14) vorgesehen ist.
24. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 23, wobei der dritte Rotor (14) einen Tragrotor aufweist, der mit der Endlosantriebsstruktur (10) in Berührung gedrängt wird, wobei der dritte Rotor (10) eine Vielzahl von Zähnen (16) zum Eingriff in die eingreifenden Abschnitte (15) der verlängerten Antriebsstruktur aufweist.
25. Synchronantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn er in einen Verbrennungsmotor eingebaut ist, wobei der erste Rotor (11) ein Kurbelwellenrad aufweist.
26. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist und der drehbare Belastungsaufbau (26) eine Kraftstoffpumpe mit Drehkolben aufweist.
27. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei das Ausmaß der Exzentrizität des nicht-kreisförmigen Profils derart ist, dass das schwankende korrigierende Drehmoment (104) eine Amplitude im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) aufweist, wenn sie bei Bedingungen der maximalen Förderung der Kraftstoffpumpe bestimmt wird.
28. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Verbrennungsmotor ein Ottomotor ist und der drehbare Belastungsaufbau (26) einen Nockenwellenaufbau aufweist.
29. Synchronantriebsvorrichtung nach Anspruch 28, wobei das schwankende Belastungsdrehmoment (103) des Nockenwellenaufbaus im gesamten Drehzahlbereich des Motors im Wesentlichen konstant ist und die Amplitude des schwankenden korrigierenden Drehmoments (104) im Wesentlichen gleich der Amplitude des schwankenden Belastungsdrehmoments (103) ist.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das nicht- kreisförmige Profil mindestens zwei Bezugsradien (20A, 20B) aufweist, wobei jeder Bezugsradius von dem Zentrum des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil (19) gebildet ist, und durch das Zentrum eines vorstehenden Abschnitts (22, 23) des nicht-kreisförmigen Profils (19) geht,
wobei die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profils (19) auf eine Bezugsrichtung (27) des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil (19) gebildet ist, bezogen ist, wobei die Bezugsrichtung die Richtung eines Vektors (27) ist, der den Winkel, um den die verlängerte Antriebsstruktur (10) um den Rotor mit dem nicht-kreisförmigen Profil (19) gewickelt ist, halbiert,
wobei die Winkelposition des nicht-kreisförmigen Profits (19) derart ist, dass, wenn das schwankende Belastungsdrehmoment des drehbaren Belastungsaufbaus einen Höchstwert erreicht hat, die Winkelposition eines Bezugsradius (20A) in einem Bereich von 90° bis 180° von der Bezugsrichtung (27) in Drehrichtung des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil (19) gebildet ist, liegt.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Winkelposition des Bezugsradius (20A) in einem Bereich von 130° bis 140° von der Bezugsrichtung (27) in Drehrichtung des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, liegt.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Winkelposition des Bezugsradius (20A) im Wesentlichen bei 135° von der Bezugsrichtung (27) in Drehrichtung des Rotors, auf dem das nicht-kreisförmige Profil gebildet ist, liegt.
33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das nicht- kreisförmige Profil (19) ein im Allgemeinen ovales Profil ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei das nicht-kreisförmige Profil (19) drei vorstehende Abschnitte aufweist, die gleichmäßig um den Rotor angeordnet sind.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei das nicht-kreisförmige Profil (19) vier vorstehende Abschnitte aufweist, die gleichmäßig um den Rotor angeordnet sind.
36. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorstehenden Abschnitte größere vorstehende Abschnitte (22, 23) und die rückstehenden Abschnitte größere rückstehende Abschnitte (24, 25) darstellen und das nicht-kreisförmige Profil (19) zusätzliche kleinere vorstehende Abschnitte von kleinerem Ausmaß als die größeren vorstehenden Abschnitte (22, 23) umfasst, die dafür geeignet sind, zusätzliche, kleinere, schwankende korrigierende Drehmomentmuster in dem Drehmoment, das an den zweiten Rotor (12) angelegt ist, zu erzeugen, um das nebengeordnete schwankende Belastungsdrehmoment, der durch den drehbaren Belastungsaufbau (26) dargestellt ist, zu verringern oder im Wesentlichen aufzuheben.
37. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verlängerte Endlosstruktur (10) ein Zahnriemen ist.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, wobei die verlängerte Endlosstruktur (10) eine Antriebskette ist.
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