DE10105224A1 - Kettenführungs- bzw. Spannschiene - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Führungs- bzw. Spannschienen für Kettentriebe, vorzugsweise für den Antrieb von Steuertrieben bzw. Nebenaggregaten von Brennkraftmaschinen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kettenführungs- bzw. Spannschiene so zu gestalten, dass kein bzw. nur ein stark verringerter Polygoneffekt im Kettentrieb auftritt, so dass die Kettenquerkraft gleitend von der Kettenführung auf das Kettenrad wechselt. DOLLAR A Dies wird bei gattungsgemäßen Führungs- bzw. Spannschienen erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Kette (4) von der Kettenführung (5) mindestens bis an den Auflagepunkt der Kette (4) auf dem Kettenrad (2) und im Übergangsbereich (Ü) zwischen Kette (4) und Kettenrad (2) stetig von der Kettenführung (5) und/oder dem Kettenrad (2) geführt ist. DOLLAR A Dabei kann die Kettenführung (5) weiterhin so gestaltet sein, dass der sich zwangsweise durch Auflage auf Kettenrad (2) und Kettenführung (5) ergebende Verlauf (14) der Krümmung (kappa) der Kettengelenksbahn (13) stetig ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kettenführungs- bzw. Spannschiene nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Allgemein vorbekannt sind Kettentriebe, beispielsweise zum Antrieb von Nockenwellen oder Nebenaggregaten für Brennkraftmaschinen mit leertrumseitig angeordnetem Kettenspanner sowie zugtrumseitigen Führungsschienen. Bei Kettentrieben schwankt, infolge der vieleckförmigen Auflage der Kette, der wirksame Durchmesser am Kettenrad über dessen Drehung (Polygoneffekt). Der Polygoneffekt verursacht eine Schwankung des wirksamen Übersetzungsverhältnisses, was zu einer periodisch schwankenden Zugbelastung der Kette führt. Weiterhin verursacht die radiale Bewegung des Kettenführungspunktes eine Querschwingung des Kettentrums, die zu einer unerwünschten Geräuschbildung durch die aufeinanderfolgenden Einlaufstöße führt. Die radiale Schwankung des Kettenführungspunktes ist von der Teilung der Kettenräder abhängig. Eine Verminderung des Polygoneffektes kann erreicht werden, indem Kettenräder größerer Zähnezahl eingesetzt werden. Es ist weiterhin vorbekannt, die Einlaufstöße der Kette durch dämpfende Mittel am Kettenrad, z. B. gummierte Kettenräder, zu dämpfen.

Vorbekannt ist durch die DE 197 47 163 A1 eine gattungsgemäße Kettenführung, die zur Verminderung der Reibung zur Kette bogenförmig gestaltet ist. Die Kettenlaschen stützen sich bei Ein- und Auslauf auf der Führungsschiene ab und weisen an den Berührungsflächen zur Führung eine nach innen weisende, bogenförmige Kontur auf, die einen größeren Krümmungsradius als die Führungsschiene aufweist. Im Ein- bzw. Auslauf wird die Kette auf ihren Laschen und im weiteren Verlauf auf ihren Rollen entlang der Führungsschiene geführt.

Vorbekannt ist aus der Schrift DE 198 29 439 C1 eine Schiene für einen Kettentrieb, insbesondere für einen Aggregateantrieb einer Brennkraftmaschine, die eine Funktionskurve mit stetigem Krümmungsverlauf aufweist. Entsprechend einem ursprungsnahen Abschnitt einer Klothoide vermindert sich die Krümmung ausgehend vom Einlauf stetig in ein gerades Stück der Führungsschiene und wächst zum Kettenauslauf wieder an.

Die Klothoide läuft tangential in den Koordinatenursprung ein, wodurch ein stetiger Übergang in einen geraden Abschnitt der Kettenführung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kettenführungs- bzw. Spannschiene zu schaffen, die so gestaltet ist, dass kein bzw. nur ein stark verringerter Polygoneffekt im Kettentrieb auftritt, wobei die Kettenquerkraft gleitend von der Kettenführung auf das Kettenrad wechselt.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Führungs- bzw. Spannschienen erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im weiteren soll unter dem Begriff Kettenführung Spann- sowie Führungselemente der Kette verstanden werden.

Die erfindungsgemäß gestaltete Kettenführung führt die Kette auch im Übergangsbereich zwischen Kettenführung und Kettenrad mindestens bis zum Auflagepunkt der Kette auf dem Kettenrad. Durch die stetige Führung der Kette im Zahneingriffsbereich wechselt die Kettenquerkraft gleitend zwischen Kettenrad und Führung, wobei im Ein- bzw. Auslaufbereich der Kette die Kettenquerkräfte ganz oder teilweise durch die Kettenführung aufgenommen werden. Es wird ein gleichbleibender Einlaufpunkt der Kette auf dem Kettenrad gesichert und damit der Polygoneffekt vermieden. Die durch den Polygoneffekt auftretenden schwellenden Längskräfte sowie die Queranregungen der Kette werden vermieden, was sich durch geringere Belastung des Kettentriebes günstig auf dessen Lebensdauer auswirkt. Durch die Führung der Kette bis zum Auflaufpunkt am Kettenrad und deren stetigen Einlauf wird kein Einlaufstoß der Kette am Kettenrad erzeugt, wodurch Verbesserungen der Lebensdauer sowie der Akustik des Kettentriebes erreicht werden.

Die Kettenführung ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass der sich zwangsweise durch Auflage der Kette auf dem Kettenrad und der Führung ergebende Verlauf der Kettengelenksbahn einen stetigen Verlauf aufweist.

In einer vorteilhaften Weitergestaltung der Erfindung ist die Kettenführung so gestaltet, dass die Krümmung der sich zwangsweise einstellenden Kettengelenksbahn in der ersten oder weiteren Ableitungen ebenfalls stetig ist.

Die Kettenführung ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass eine stetige Führung der Kette an den Übergängen zwischen Kettenrad und Führung und in deren weiteren Verlauf zwischen den Kettenrädern erfolgt, wodurch ein stetiger Verlauf der Kettenquerkraft im gesamten Kettentrieb gesichert wird.

Erfindungsgemäß vorteilhaft nimmt die Kettenführung am Kettenein- bzw. -auslauf ganz oder teilweise die Kettenquerkraft auf, wobei die Kette im Übergangsbereich an deren Laschen und/oder Gelenken - Rollen Hülsen, o. ä. - geführt ist.

Erfindungsgemäß vorteilhaft verläuft eine einstückig ausgeführte Führungsschiene um das gesamte Kettenrad, wobei ein erfindungsgemäß stetiger Verlauf der Krümmung der Kettenmittelpunktsbahn erreicht wird. Diese konstruktive Ausgestaltung als einstückige umlaufende Führung vereinfacht deren Abstützung, da aufwendig abzustützende, freie Enden der Führung im Übergangsbereich zum Kettenrad vermieden werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kettenführung in einer einstückigen Ausgestaltung, die um das gesamte Kettenrad herumgeführt ist,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kettenführung in einer einstückigen Ausgestaltung entsprechend Fig. 1 ohne Kette,

Fig. 3 ein Diagramm mit ausschnittsweise dargestelltem Verlauf der Kontur einer erfindungsgemäßen Kettenführung, eines Kettenrades und der sich ergebenden Kettengelenksbahn und deren Krümmung.

Fig. 1 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen Kettenführung an einem Nebentrieb eines Verbrennungsmotors. Ausgehend von einem drehfest auf einer Kurbelwelle - nicht dargestellt - angeordnetem Kettenrad 1 sind die Kettenräder 2; 3 zum Antrieb einer Ausgleichswelleneinheit und einer Ölpumpe über eine Kette 4 angetrieben. (Kurbelwelle, Ausgleichswelleneinheit und Ölpumpe sind nicht dargestellt) Leertrumseitig L ist zum Spannen der Kette 4 ein konventioneller Kettenspanner 6 angeordnet. Eine erfindungsgemäße Kettenführung 5 reicht vom Kettenrad 1 der Kurbelwelle bis zum Kettenrad 3 der Ölpumpe, wobei das zwischenliegende Kettenrad 2 zum Antrieb der Ausgleichswelleneinheit von der Kettenführung 5 umschlossen wird. Eine erfindungsgemäße Führung der Kette 4 wird am Kettenauslauf des Kettenrades 3 sowie an Ein- und Auslauf des Kettenrades 2 realisiert.

Diese Übergänge sind erfindungsgemäß so gestaltet, dass die Kettenführung 5 die Kette 4 mindestens bis an deren Ein- bzw. ab deren Auslauf führt, sodass der sich zwangsweise ergebende Krümmungsverlauf der Kettenmittelpunktsbahn stetig ist.

Die Kettenführung 5 ist so gestaltet, dass die Querkräfte der Kette 4 bis zum Ein- bzw. ab dem Auslauf von dieser aufgenommen werden und dazwischen gleitend vom Kettenrad übernommen werden. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird durch die Gestaltung der Kettenführung 5 im Übergangsbereich der Kette 4 zwischen der Führung 5 und den Kettenrädern 2; 3 erreicht.

Es erfolgt eine Führung der Kette 4 bis in den Eingriffsbereich zwischen Kette 4 und Kettenrad 2, ohne dass sich eine freie ungeführte Länge der Kette ergibt. Es wird damit ein örtlich konstanter Einlaufpunkt der Kette 4 auf am Kettenrad erzwungen.

Abweichend von der gezeigten Ausführung kann die Kettenführung als komplett um alle Kettenräder umlaufende Führungsschienen ausgestaltet sein, wobei der Kettenspanner, beispielsweise als hydraulisch betätigbares Polster auf der Führung, mit in diese integriert ist. Der Spanner ist dabei so gestaltet, dass der Ein- und Auslauf der Kette an den Kettenrädern durch die verschiedenen Spannerpositionen nicht verändert werden.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Kettenführung 5 in einer einstückigen Ausgestaltung entsprechend Fig. 1 ohne Kette. Zu Fig. 1 gleiche Bauteile sind mit Bezugszeichen entsprechend dieser Figur bezeichnet. Im Übergangsbereich Ü der Kette 4 - nicht dargestellt - erfolgt der Übergang vom Kettenrad 2 auf die Kettenführung 5. Die Kette 4 wird auf dem Kettenrad 2 an ihren Rollen geführt und stützt sich im weiteren Verlauf mit den Laschen auf der Kettenführung 5 ab.

Fig. 3 zeigt den Verlauf der Kettengelenksbahn 13, deren Krümmungsverlauf 14, den Teilkreisdurchmesser eines Kettenrades 12 und die Kontur der Kettenführung 11 in einem Diagramm.

Der Krümmungsverlauf 14 der Kettengelenksbahn 13 geht von einer großen Krümmung κ bei Führung durch das Kettenrad 12 im Verlauf der Ketten stetig auf eine kleinere Krümmung κ auf der Kettenführung über. Die Kette wird jeweils vom Kettenrad oder von der Kettenführung geführt, sodass der sich zwangsweise ergebende Übergang durch die Gestaltung der Kettenführung und deren Anordnung bestimmt ist. Das Diagramm zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher der Übergangsbereich vom Kettenrad auf die Führung so gestaltet ist, dass sich ein stetiger Verlauf 14 der Krümmung κ der Kettengelenksbahn 13 ergibt. Die Krümmung κ ist definiert als κ = Δα/Δs, wobei Δα der Zuwachs des Steigungswinkels der Tangente beim Durchlaufen des Kurvenstückes Δs ist.

Der Übergangsbereich Ü am Kettenauslauf des Kettenrades 2 (siehe Fig. 1 u. 2) ist hier nur exemplarisch gewählt. Der dargestellte Verlauf der Kettengelenksbahn 14 ergibt sich äquivalent am Ketteneinlauf des gleichen Kettenrades.

Die aufgabengemäße Kettenführung wird erfindungsgemäß so gestaltet, dass sich durch die Auflage der Kette, eine der vorbeschriebenen Kettengelenksbahnen ergibt. Die Kontur der Führung wird dann entsprechend der Auflagepunkte der Kette an den Laschen oder den Gelenkpunkten (Rollen, Hülsen o. ä.) gestaltet.

Die beschriebene Erfindung sollte nicht auf die vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern kann in andere Richtungen modifiziert werden, ohne dass vom Geist der Erfindung abgewichen wird.

Bezugszeichenliste

1

Kettenrad Kurbelwelle

2

Kettenrad Ausgleichswelleneinheit

3

Kettenrad Ölpumpe

4

Kette

5

Kettenführung

6

Kettenspanner

11

Konturverlauf der Führungsschiene

12

Teilkreis des Kettenrades

13

Kettengelenksbahn

14

Krümmung der Kettengelenksbahn
Ü Übergangsbereich zwischen Kette u. Kettenrad
κ Krümmung
Δα Winkeländerung
Δs Wegänderung
L Leertrum

Claims (6)

1. Führungs- bzw. Spannschiene für Kettentriebe, vorzugsweise für den Antrieb von Steuertrieben bzw. Nebenaggregaten von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (4) von der Kettenführung (5) mindestens bis an den Auflagepunkt der Kette (4) auf dem Kettenrad (2) geführt ist, wobei die Kette im Übergangsbereich (Ü) zwischen Kette (4) und Kettenrad (2) stetig von der Kettenführung (5) und/oder dem Ketterad (2) geführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenführung (5) so gestaltet ist, dass der sich zwangsweise durch Auflage auf Kettenrad (2) und Kettenführung (5) ergebende Verlauf (14) der Krümmung (K) der Kettengelenksbahn (13) stetig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 10. 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die 1. Ableitung des sich zwangsweise ergebenden Krümmungsverlaufes (14) der Kettengelenksbahn (13) stetig ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (4) jeweils an den Kettengelenken - z. B. Rollen oder Hülsen. . . - und 1 oder an den Kettenlaschen von der Führung (5) bzw. dem Ketterad (2) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenführung (5) im Krümmungsbereich der Kette (4) um das gesamte Kettenrad (2) herumgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kettenspanner (nicht dargestellt) in die Kettenführung (5) integriert ist, wobei der Spanner so gestaltet ist, dass der Verlauf der Kettengelenksbahn (13) im Übergangsbereichen (Ü) zwischen Kette (4) und Führung (5) durch den Spanner (6) nicht beeinflusst wird.