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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spann- und Führungsschiene einer Antriebskette
einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Nockenwellen
von Verbrennungsmotoren werden häufig über ein
Zugmittel in der Form eines Zahnriemens oder einer Antriebskette
angetrieben, wobei Ketten dem Zahnriemen gegenüber den Vorteil aufweisen,
Bauraum zu sparen und während
der zu erwartenden Lebensdauer des Verbrennungsmotors nicht Verschleiß bedingt
ausgetauscht werden zu müssen,
und wobei die Kette auch noch die Funktion des Antriebs anderer
Aggregate, wie beispielsweise einer Einspritzpumpe, einer Ölpumpe,
einer Ausgleichswelle oder sonstiger Nebenaggregate übernehmen
kann.
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Eine
solche Antriebskette einer Nockenwelle läuft üblicherweise über eine
Spann- und Führungsschiene,
die die Aufgabe besitzt, die Antriebskette zu führen und sie unter Vorspannung
zu setzen.
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Zu
diesem Zweck eingesetzte bekannte Spann- und Führungsschienen weisen beispielsweise
ein im Querschnitt U-förmiges
Profil auf, sodass die Antriebskette an den seitlichen Wangen des U-förmigen Profils
geführt
wird und zwar über
einen Kontakt der Kettenlaschen und den Seitenwänden der bekannten Spann- und
Führungsschiene.
Bei dieser bekannten Spann- und Führungsschiene ist es erforderlich,
dass die Kettenlaschen sehr genau ausgeformt bzw. feingestanzt sein
müssen,
um einen vorzeitigen Verschleiß des
U-förmigen
Profils zu vermeiden. Darüber
hinaus steht bei dieser bekannten Spann- und Führungsschiene die Antriebskette über die
gesamte Längserstreckung
der Schiene mit dieser in Kontakt, sodass ein erhöhtes Reibmoment
entsteht.
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Auch
sind bereits Spann- und Führungsschienen
bekannt geworden, bei denen die Kettenlaschen an ihrer der Schiene
zugewandten Seite mit dieser in Kontakt stehen und während der
Relativbewegung der Kette zur Schiene entlang dieser Kontaktstelle über die
Schiene gezogen werden, so dass es hier zu erhöhten Reibungsverlusten kommt,
auch wenn die Kettenlaschen nicht an seitlichen Wangen eines U-Profils
geführt
werden.
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Anhand
der
DE 19815101 C1 ist
ein Führungselement
für eine
Rollenkette bekannt geworden, die eine Führungsschiene aufweist, die
eine alternierend seitlich abkippende Führungsfläche besitzt, die dafür sorgt,
dass die Rollen der Kette alternierend zu den seitlichen inneren
Laschen der Kette geführt
werden.
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Dieses
bekannte Führungselement
weist aber den Nachteil auf, dass es an den Rollen zu einseitig
erhöhten
Kräften
kommt und damit zu Verlagerungsbewegungen der Rollen auf Buchsen
der Kette, damit die Rollen zu den jeweils inneren Laschen hin alternierend
wandern. Damit wird klar, dass mit diesem Führungselement dem Bestreben,
Reibung zu vermindern, auf Grund der konstruktiven Gegebenheiten
dieses bekannten Führungselements
geradezu zuwider gehandelt wird. Darüber hinaus zeichnet sich dieses
bekannte Führungselement
aufgrund der alternierend seitlich abkippende Führungsfläche durch hohe Herstellungskosten
aus.
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Anhand
der
DE 197 56 489
A1 ist ein Gleitschuh für
eine Rollenkette bekannt geworden, die dem Antrieb von Nockenwellen
dient. Der bekannte Gleitschuh weist eine Gleitführungsfläche auf, an der die Endflächen der
Kettenlaschen zur Anlage kommen, einen sich hieran anschließenden Zwischenabschnitt,
an dem der Kontakt der Kettenlaschen mit der Gleitführungsfläche sukzessive
abnimmt und sukzessive der Kontakt der Kettenrollen mit dem Zwischenabschnitt
zunimmt und eine sich an den Zwischenabschnitt anschließende Fläche, an
der nur mehr die Kettenrollen mit dieser Fläche in Kontakt stehen. Die
mit den Rollen in Kontakt stehenden Flächen dieses Gleitschuhs sind
konvex ausgebildet. Der Gleitschuh weist eine in
3(C) dieser
Druckschrift dargestellte konvexe Rollenführungsfläche auf, die ein Schlingern
der Kette unterdrückt,
da beide Seiten der konvexen Fläche
13 das
Rollen der Kettenlaschen L1, L2 zwangsführen. Die in
3(C) dargestellte
Rollenkette weist also Kettenlaschen L1 und L2 auf, die an den Seiten
der konvexen Fläche
13 zwangsgeführt werden.
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Anhand
der
DE 696 09 303
T2 ist ein hydraulischer Kettenspanner für eine Brennkraftmaschine bekannt
geworden, der sich durch die Integration eines Strömungsmittelspeichers
in einem Spannerarm des Kettenspanners auszeichnet.
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Anhand
der JP-A-2003-329 092 ist ein Führungsbauteil
für ein
Kraftübertragungsbauteil
bekannt geworden, wobei an dem Führungsbauteil
ein Gleitbauteil angeordnet ist, welches eine Schmiernut besitzt,
die über
eine Schmierstoffdurchlass mit Schmierstoff versorgt wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spann- und Führungsschiene
einer Antriebskette einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors so weiter
zu bilden, dass die zur Überwindung
der Reibung des zwischen den Rollen oder Hülsen der Antriebskette und
der Spann- und Führungsschiene
erforderliche Leistung deutlich verringert wird und die Spann- und
Führungsschiene
kostengünstig
herzustellen ist.
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Die
Erfindung weist zur Lösung
dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte
Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Nach
der Erfindung ist nunmehr eine Spann- und Führungsschiene einer Antriebskette
einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors vorgesehen, wobei die
Antriebskette eine Rollenkette oder Hülsenkette sein kann und die
Spann- und Führungsschiene
ein Führungselement
aufweist, an dem die Hülsen
oder Rollen der Kette geführt
sind und das Führungselement
eine an einer Führungsschiene
angeordnete langgestreckte Spannschiene ist, die im Querschnitt
quaderförmig
ausgebildet ist und eine mit den Hülsen oder Rollen in Kontakt
stehende Führungsfläche besitzt,
die weitgehend im rechten Winkel zu Seitenflächen der Spannschiene verläuft und die
Führungsfläche entlang
weitgehend ihrer gesamten Längserstre ckung
mit einer Schmierstoffnut versehen ist, die derart ausgebildet ist,
dass sich zwischen den Hülsen
oder Rollen der Kette und der Führungsfläche eine
Schmierstoffkeil aufbaut.
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Damit
stehen die Hülsen
oder Rollen der Antriebskette nur mit der Führungsfläche der gleichzeitig die Antriebskette
unter Vorspannung setzenden Spannschiene in Kontakt, so dass ein
Kontakt zwischen den Kettenlaschen und der Führungsschiene vermieden wird,
so dass sich durch diese Ausbildung die Kontaktfläche zwischen
der Antriebskette und der Spann- und Führungsschiene auf eine Linienberührung der
Hülsen
oder Rollen mit der Führungsfläche im jeweiligen
Teilungsabstand der Antriebskette reduziert. Damit wird die Reibleistung
des Kettentriebs deutlich verringert. Diese verringerte Reibleistung schlägt sich
letztendlich in einem verringerten Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors
nieder.
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Die
Schmierstoffnut kann dabei im Querschnitt beispielsweise eine U-förmige oder
V-förmige Ausbildung
aufweisen. Damit wird auch beim Einsatz einer kostengünstigen
Hülsenkette
als Antriebskette eine die Reibung deutlich verringernde Konfiguration geschaffen,
da sich zwischen den Hülsen
der Kette und der Führungsfläche ein
Schmierstoffkeil aufbauen kann.
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Die
Schmierstoffnut ist dabei mit mindestens einer Schmierstoffzuführbohrung
versehen, über
die Schmierstoff aus dem Schmierstoffkreislauf des Verbrennungsmotors
unter Druck in die Schmierstoffnut eingebracht werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spann-
und Führungsschiene
kann es vorgesehen sein, dass Schmierstoff aus der mittels einer Kolben/Zylindereinheit
vorgespannten Spannschiene in die Schmierstoffnut eingebracht wird.
Damit wird über
die Druckölzufuhr
aus dem Ölkreislauf
des Verbrennungsmotors die Spannschiene unter Vorspannung gesetzt
und damit die Antriebskette gespannt und aus der Kolben/Zylindereinheit
stammendes Drucköl
dazu eingesetzt, die Reibung zwischen der Führungsfläche und den Hülsen oder
Rollen der Antriebskette zu verringern.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
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1 eine
perspektivische Teilansicht auf eine bekannte Spann- und Führungsschiene
und eine Antriebskette;
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2 eine
perspektivische Teilansicht auf eine Spann- und Führungsschiene
nach einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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3 eine
grafische Darstellung des Verlaufs des Reibmoments einer außen geführten Antriebskette
und einer mit der erfindungsgemäßen Spann-
und Führungsschiene
geführten
Antriebskette, aufgetragen über
der Motordrehzahl.
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1 der
Zeichnung zeigt in einer perspektivischen Teilansicht eine bekannte
Spann- und Führungsschiene 1 sowie
einen Ausschnitt einer Hülsenkette 2.
Die Hülsenkette 2 läuft in Richtung
des Pfeils P auf die Schiene 1 auf und wird von ihr seitlich
geführt.
Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Seitenwände 3 der
Schiene 1 mit den Kettenlaschen 4 der Kette 2 in
Kontakt kommen und damit Seitenführungskräfte auf
die Kette 2 ausüben.
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Damit
kommt es zu einem Reibung verursachenden Kontakt zwischen den Seitenwänden 3 und den
Kettenlaschen 4. Da die Kette 2 über die
Kettenlaschen 4 auch während
ihres gesamten Kontaktes mit der Spann- und Führungsschiene 1 mit
der unteren Führungsfläche 5 der
Schiene 1 in Kontakt steht, entsteht auch an dieser Stelle
Reibung und damit Reibungsverluste.
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2 der
Zeichnung zeigt nun in einer perspektivischen Teilansicht ein Ausführungsbeispiel
einer Spann- und Führungsschiene 6 nach
der vorliegenden Erfindung.
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An
einer langgestreckten Führungsschiene 7 ist
eine im Querschnitt quaderförmige
Spannschiene 8 angeordnet, an der die beispielsweise in 1 der Zeichnung
dargestellte Kette 2 auflaufen kann. Die Laufrichtung der
Kette 2 entspricht dabei dem in 1 der Zeichnung
dargestellten Pfeil P.
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Wenn
die Kette 2 auf die Spannschiene 8 aufläuft, dann
kommt es zu einer jeweils linienförmigen Berührung entsprechend der Teilung
der Kette 2 zwischen der Spannschiene 8 und Hülsen 9 der
Kette 2. Damit wird die Reibung verursachende Kontaktfläche zwischen
der Kette 2 und der erfindungsgemäßen Spann- und Führungsschiene 6 verringert.
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Die
Spannschiene 8 besitzt über
ihre gesamte Längserstreckung
eine im Querschnitt quaderförmige
Ausbildung und kann – wie
dies die Ausführungsform
nach 2 der Zeichnung zeigt – an ihrer der Kette 2 zugewandten
Führungsfläche 10 eine Schmierstoffnut 11 besitzen.
Die Führungsfläche 10 verläuft dabei über die
gesamte Längserstreckung der
Spannschiene 8 im weitgehend rechten Winkel zu den Seitenflächen 14 der
Spannschiene 8.
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Die
Schmierstoffnut 11 kann im Bereich ihrer Längserstreckung
eine oder mehrere Schmierstoffzuführbohrungen besitzen, über die
beispielsweise Motoröl
aus dem Motorölkreislauf
des Verbrennungsmotors zugeführt
werden kann, so dass die Kette 2 an der Führungsfläche 10 auf
einem Reibung vermindernden Ölfilm
läuft.
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An
der Unterseite der Führungsschiene 7 kann
eine nicht dargestellte Kolben/Zylindereinheit vorgesehen sein,
die mit Drucköl
aus dem Motorölkreislauf
des Motors versorgt wird und damit die Führungsschiene 7, die
Spannschiene 8 und letztlich die Kette 2 unter
Vorspannung setzt. Das aus der Kolben/Zylindereinheit abströmende Motoröl kann dann über die
oben angesprochenen Schmierstoffzuführbohrungen in die Schmierstoffnut 11 eingebracht werden.
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Die
erfindungsgemäße Spann-
und Führungsschiene 6 zeichnet
sich daher durch einerseits eine kostengünstigere Herstellbarkeit aus – so können die
Führungsschiene 7 und
die Spannschiene 8 aus einem verschleißarmen Kunststoffwerkstoff
gefertigt werden, wie beispielsweise Polyamid PA4 oder PA6 – und andererseits
auch dadurch, dass die zum Antrieb der Antriebskette 2 notwendige
Leistung deutlich abgesenkt werden kann.
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Dieser
Sachverhalt ist in 3 der Zeichnung dargestellt.
Diese zeigt den Verlauf des Reibmoments des Ventiltriebs aufgetragen über der
Motordrehzahl für
den Drehzahlbereich von etwa 1000 U/min bis etwa 6500 U/min. Dabei
zeigt die mit dem Bezugszeichen 12 versehene Kurve den
Verlauf des Reibmoments des Ventiltriebs unter Verwendung einer
außen
geführten
Antriebskette 2 – dies
entspricht der in 1 der Zeichnung dargestellten
Konfiguration – während der
mit dem Bezugszeichen 13 versehene Kurvenzug den Verlauf
des Reibmoments unter Verwendung der in 2 der Zeichnung
dargestellten Spann- und Führungsschiene 6 zeigt,
bei ansonsten unverändertem
Ventiltrieb.
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Wie
es ohne weiteres anhand von 3 der Zeichnung
ersichtlich ist, liegt das Reibmoment nach dem Kurvenzug 13 über dem
gesamten Drehzahlbereich unterhalb des Reibmoments nach dem Kurvenzug 12.
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Damit
kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Spann- und Führungsschiene
die zum Antrieb des Ventiltriebs benötigte Antriebsleistung verringert
werden, was zu einer Abnahme des Kraftstoffverbrauchs beiträgt.
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Hinsichtlich
vorstehend im Einzelnen nicht näher
erläuterter
Merkmale der Erfindung wird im übrigen
ausdrücklich
auf die Ansprüche
und Zeichnung verwiesen.