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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Führung, insbesondere eine Gleitkontaktführung, für endlose,
flexible umlaufende Übertragungsmittel,
wie beispielsweise Steuerketten, die Leistung von einem Kurbelwellenkettenrad
an ein oder mehrere Nockenwellenkettenräder eines Verbrennungsmotors übertragen.
Die Erfindung ist sowohl auf feste Führungen als auch auf bewegliche
Führungen,
die mit einem Spanner zusammenwirken, um die Spannung in einem Übertragungsmittel
zu regeln, anwendbar.
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Die
Japanische Patentschrift Nr. 3448122 offenbart eine gattungsgemäße Führung. Insbesondere
beschreibt sie eine Führung
in Form eines Spannhebels, der aus einem Gleitschuh aus Polyamid-Kunstharz
besteht. Der Gleitschuh ist hierbei an einem Trägerkörper, bestehend aus Druckgussaluminium
oder glasfaserverstärktem
Polyamid-Kunstharz, angebracht.
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Bei
der Verbrennungsmotorentwicklung wird, um eine größere Motorleistung
oder ein größeres Drehmoment
zu erreichen, der Motorhubraum oft durch Vergrößerung der Kolben- und Zylinderdurchmesser
oder durch Vergrößerung des
Kolbenhubs vergrößert. Jedoch
bleiben die äußeren Abmessungen
des Motors oft unverändert.
Daher erfolgt, obwohl die dem Spannhebel auferlegte Belastung als Ergebnis
der Vergrößerung des
Motorhubraums vergrößert wird,
gleichzeitig keine Vergrößerung der Größe oder
Erhöhung
der Festigkeit des Spannhebels. Deshalb wird die Nutzungsdauer des
Spannhebels verringert.
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Die
Festigkeit eines Spannhebels kann durch Vergrößerung der Dicke seines Gleitschuh
Trägerkörpers vergrößert werden.
Jedoch ist es in den meisten Fällen
auf Grund von Beschränkungen
des verfügbaren
Bauraums für
den Spannhebel und benachbarte Motorteile schwierig, die Dicke des
Trägerkörpers des
Spannhebels zu vergrößern.
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Die
Festigkeit des Gleitschuh Trägerkörpers kann
ohne Änderung
seiner Größe und Gestalt
vergrößert werden,
indem der Körper
aus einem anderen Material, wie einem hochfesten Stahl gebildet wird.
Jedoch resultiert die Verwendung eines Materials mit hoher Festigkeit
für den
Gleitschuh-Trägerkörper in
höheren
Herstellungskosten, sowohl auf Grund der höheren Materialkosten als auch
auf Grund der erhöhten
Schwierigkeit beim Gießen
oder Formen des hochfesten Materials.
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Es
ist möglich,
das Problem einer ausreichenden Festigkeit in einem Spannhebel für einen vergrößerten Motorhub
anzugehen, ohne die Form des Gleitschuh-Trägerkörpers zu ändern, indem
der Gleitschuh aus einem hochfesten Kunstharz gegossen wird. Ein
derartiger Ansatz ist in 6 dargestellt.
Die äußere Form
und Abmessungen des Gleitschuh-Trägerkörpers 520 bleiben
unverändert.
Jedoch werden die Kosten des Spannhebels 500 auf Grund
der hohen Kosten für
das Material des Gleitschuhs 510 erhöht. Darüber hinaus werden die Haken,
die am Gleitschuh 510 zum Verbinden des Gleitschuhs 510 mit
dem Trägerkörper 520 vorgesehen sind, durch
die Verwendung des hochfesten Materials weniger flexibel. Die Seitenwände, die
sich nach außen
von der die Kette C kontaktierenden Fläche des Gleitschuhs 510 erstrecken,
um die seitliche Bewegung der Kette C zu beschränken, werden ebenfalls weniger
flexibel und verschlechtern die gesamte Flexibilität des Gleitschuhs 510.
Folglich wird das Zusammenbauen des Spannhebels schwieriger, und Risse,
Spalte, Kluften und dergleichen könnnen sich im Gleitschuh ausbilden,
wodurch ein Versagen des Gleitschuhs 510 auf Grund eines
Bruchs wahrscheinlicher wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Führung zur Verfügung zu
stellen, die eine ausreichende Festigkeit für die Benutzung in einem Motor
mit vergrößertem Hubraum
hat, ohne die äußeren Abmessungen
oder Dimensionen zu ändern,
ohne sein Gewicht und seine Herstellungskosten zu erhöhen, ohne
den Zusammenbau zu erschweren, und ohne die Lebensdauer der Führung zu
verringern.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Führung mit
den Merkmalen des Anspruches 1. Hierbei ist eine Führung für ein Getriebe
vorgesehen, die einen Gleitschuh-Trägerkörper, der
geeignet ist für
die Anbringung an einem Motorblock, und einen langgestreckten Gleitschuh
mit einer Gleitkontaktfläche
für einen
Gleitkontakt mit einer endlosen, umlaufenden Getriebekette aufweist.
Der Gleitschuh ist befestigt an und wird getragen von dem Gleitschuh
Trägerkörper, und
hat wenigstens eine Seitenwand, die sich von der Gleitkontaktfläche aus
in eine Richtung erstreckt, so dass sie in Kontakt mit einer Seite
einer entlang gleitend an der Gleitkontaktfläche umlaufenden Kette stehen
kann und dadurch einen schlängelnden
Umlauf der Kette einschränkt.
Der Gleitschuh hat ferner wenigstens einen Haken, um den Gleitschuh
an dem Gleitschuh Trägerkörper zu
sichern. Die Führung
zeichnet sich dadurch aus, dass der Gleitschuh eine im Sandwich-Gießverfahren
gegossene Kunstharzstruktur aufweist, mit einem inneren Kern und
einer Hautschicht, wobei der innere Kern aus einem Kunstharz besteht,
das eine größere Festigkeit
aufweist als das Kunstharz der Hautschicht, und dass die mindestens
eine Seitenwand und der oder mindestens einer, vorzugsweise sämtliche
Haken einstückig
mit der Hautschicht ausgebildet sind. Eine derart ausgebildete Führung ermöglicht es,
dass ein hochfester Gleitschuh mit hoher Genauigkeit der äußeren Abmessungen
verlässlich
gegossen werden kann. Eine Führung,
die den Gleitschuh beinhaltet, zeigt eine große Festigkeit über eine
lange Zeitdauer hinweg und kann bei einem Motor mit erhöhtem Hubraum
ohne Änderungen
ihrer Form oder Abmessungen und ohne Erhöhung des Gewichts oder wesentlicher
Erhöhung
der Herstellungskosten verwendet werden. Ferner bleiben die Seitenwand
oder -wände
des Gleitschuhs und der oder die Haken, die den Gleitschuh mit dem
Trägerkörper verbinden,
die alle zeitweilig gebogen werden, wenn der Gleitschuh an dem Trägerkörper angebracht
wird, hochflexibel und ermöglichen
es dem Gleitschuh, dass er an dem Trägerkörper ohne Schwierigkeiten angebracht
werden kann.
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Die
Hautschicht besteht vorzugsweise aus einem Polyamid-Kunstharz, und
der Kern besteht vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Polyamid-Kunstharz.
Wenn ein glasfaserverstärktes
Polyamid-Kunstharz als Kern des Gleitschuhs verwendet wird, wird
die Festigkeit der Führung
wesentlich verbessert und der Gleitschuh ist dazu in der Lage, den auferlegten
hohen Belastungen in Folge eines vergrößerten Motorhubraums zu widerstehen.
Das Polyamid-Kunstharz, das vorzugsweise die Hautschicht bildet,
umgibt den glasfaserverstärkten
Kern vollständig,
stellt sicher, dass die Führung
ihre Form beibehält
und bietet eine Fläche,
an der die Kette bei geringer Reibung und minimalem Verschleiß entlang
gleiten kann.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Abwandlung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Getriebes für die Taktsteuerung eines Verbrennungsmotors,
das erfindungsgemäß ausgebildete,
feste und bewegliche Führungen
aufweist,
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2 eine
perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau einer erfindungsgemäßen beweglichen
Führung
verdeutlicht,
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3 einen
Querschnitt entlang der Ebene 3-3 von 1,
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4 eine
perspektivische Ansicht, die eine erfindungsgemäße, abgewandelte Führung darstellt,
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5 einen
Querschnitt der Führung
von 4, und
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6 einen
Querschnitt eines herkömmlichen
Spannhebels.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf eine bewegliche
Führung
näher erläutert, die
mit einem Spanner zusammenwirkt, um die Spannung in einer Kette
aufrecht zu erhalten. Die Erfindung ist jedoch auch auf feste Führungen
anwendbar.
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Wie
in 1 dargestellt, wird eine Führung 100 in einem
Ventil-Taktsteuerungssystem
eines Verbrennungsmotors verwendet, bei dem eine endlose, flexible
Steuerkette C von einem Kurbelwellenkettenrad S1 angetrieben wird,
und ein paar Nockenwellenkettenräder
S2 antreibt. Die Kette C ist in Gleitkontakt mit einem Gleitschuh 110 der
beweglichen Führung 100.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt, hat der Gleitschuh 110 eine
im Wesentlichen bogenförmige
Fläche
für einen
Gleitkontakt mit der Kette C und wird von einem Trägerkörper 120 gehalten,
der an der Rückseite
des Gleitschuhs 110 angeordnet ist, d.h. auf gegenüberliegend
der Seite der Gleitfläche, mit
der die Kette C in Gleitkontakt ist. Eine Nabe 121 mit
einer Montageöffnung
zur Aufnahme eines Bolzens oder einer Achse (nicht dargestellt),
um den bzw. die die Führung 100 verschwenkbar
ist, ist an einem Ende des Trägerkörpers 120 vorgesehen,
wobei der Bolzen oder die Achse an einem Motorblock fixiert ist.
Ein ballenartiger Bereich 122, der an der Rückseite
des Führungskörpers 120 ausgebildet
ist, ist in Anlage an einem Spanner T, der über die schwenkbare Führung 100 der
Kette C eine geeignete Spannung auferlegt, um sowohl eine übermäßige Spannung
als auch ein übermäßiges Lockern
der Kette C zu verhindern.
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Der
Gleitschuh 110 weist, wie in 2 dargestellt,
Seitenwände 111 auf,
welche ein Schlängeln der
Kette C verhindern. Die Seitenwände 111 erstrecken
sich nach außen
von den längsseitigen
Kanten eines mittleren Bereichs 112 des Gleitschuhs 110, der
für einen
Gleitkontakt mit der Kette C geeignet ist. Haken 113 sind
an beiden Seiten des Gleitschuhs 110 für einen Kontakt mit dem Trägerkörper 120 vorgesehen,
der Nuten hat, in welche Beinbereiche der Haken 113 passen.
Ein hakenförmiger
Kontaktbereich 114 ist an einem Ende des Gleitschuhs 110 für einen
Kontakt mit dem Ende des Trägerkörpers 120 ausgebildet,
das entfernt von der Nabe 121 ist, um die die Führung 100 verschwenkbar
ist. Ein Vorsprung 115 ist am gegenüberliegenden Ende des Gleitschuhs 110 für einen
Eingriff mit dem Ende des Trägerkörpers 120 benachbart
des Schwenkbereichs ausgebildet.
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Beim
Zusammenbau der Führung 100 wird zuerst
der hakenförmige
Kontaktbereich 114 auf das Ende des Trägerkörpers 120, entfernt
vom Schwenkbereich aufgepasst. Dann werden die Haken 113,
die vorzugsweise versetzt entlang der Länge des Gleitschuhs 110 auf
beiden Seiten desselben angeordnet sind, nacheinander in Eingriff
mit dem Trägerkörper 120 mittels
Biegens des Gleitschuhs 110 gebracht, bis der Vorsprung 115 in
Eingriff mit dem Ende des Trägerkörpers 120,
benachbart dem Schwenkbereich steht.
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Wie
in 3 dargestellt, besteht der Gleitschuh 110 aus
zwei einstückig
vereinigten Schichten, wobei es sich bei einer Schicht um eine Hautschicht 110a und
bei der anderen Schicht um eine Kernschicht 110b bzw. einen
Kern handelt. Die Hautschicht 110a überdeckt die gesamte Fläche des Kerns.
Die einstückig
vereinigten Haut- und Kernschichten sind vorzugsweise mittels Sandwich-Spritzgießens hergestellt.
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Die
Seitenwände 111 und
die Haken 113 bestehen vollständig aus dem Material der Hautschicht 110a und
sind einstückig
mit der Hautschicht 110a ausgebildet. Die Gleitkontaktfläche im mittleren
Bereich 112 des Gleitschuhs 110 besteht ebenfalls
vollständig
aus dem Material der Hautschicht 110a und ist einstückig mit
der Hautschicht 110a ausgebildet. So bestehen bei der bevorzugten
Ausführungsform die
Seitenwände 111,
die Haken 113 und die Gleitkontaktfläche vollständig aus dem Polyamid-Kunstharz
der Hautschicht 110a, während
der mittlere Bereich 112 aus einer glasfaserverstärkten Polyamid-Kunstharz
Kernschicht 110b besteht, die von der Polyamid-Kunstharz
Hautschicht 110a vollständig umgeben
ist. Das Polyamid-Kunstharz
der Hautschicht 110a und das glasfaserverstärkte Polyamid-Kunstharz
der Kernschicht 110b sind miteinander während des Sandwich-Spritzgießverfahrens verschmolzen.
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Da
die Festigkeit des Gleitschuhs 110 auf Grund seiner Sandwichstuktur
und der Verwendung eines glasfaserverstärkten Kunstharzes als Kernschicht 110b verbessert
ist, kann die Führung 100 in einem
Motor mit einem großen
Motorhubraum ohne Vergrößerung der
Form des Trägerkörpers oder
des Gleitschuhs verwendet werden.
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Ferner
kann, da der Gleitschuh exakt und verlässlich mit der selben Gestalt
und den selben Abmessungen wie ein herkömmlicher Gleitschuh gegossen
werden kann, die gleiche Gießform
für das Sandwich-Gießverfahren
des verbesserten Gleitschuhs verwendet werden, wie sie zum Gießen des herkömmlichen
Gleitschuhs verwendet wird. Darüber hinaus
sind die Kosten für
das Gießen
nur unwesentlich höher,
da die Hautschicht 110a und die Kernschicht 110b gleichzeitig
durch Sandwich-Spritzgießen gegossen
werden. Außerdem
ist, da die Hautschicht 110a und die Kernschicht 110b miteinander verschmolzen
sind, die Festigkeit des Gleitschuhs 110 größer als
die Festigkeit eines zusammengesetzten Gleitschuhs, bei dem die
Schichten durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind.
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Da
die Seitenwände 111 und
die Haken 113 keinen hochfesten Kern aufweisen, wird deren
Flexibilität
beibehalten und der Gleitschuh 110 kann auf den Trägerkörper 120 einfach
durch temporäres
Verdrehen und Verbiegen aufgebracht werden, ohne die Erzeugung von
Rissen, Spalten, Kluften oder dergleichen, die ein Brechen der Führung bewirken
können. Darüber hinaus
zeigt ein herkömmlicher,
vollständig aus
nichtverstärktem
Polyamid-Kunstharz bestehender Gleitschuh eine große termische
Schwund und folglich muss ein vergrößerter Kontaktbereich mit dem
Trägerkörper vorgesehen
sein. Jedoch hat glasfaserverstärktes
Polyamid-Kunstharz einen relativ kleinen thermischen Schwund. Deshalb
kann, wenn eine Kernschicht bestehend aus glasfaserverstärktem Kunstharz
im Gleitschuh vorgesehen ist, der vergrößerte Bereich, um den thermischen
Schwund auszugleichen, wesentlich verkleinert werden, wodurch sich
eine größere Gestaltungsfreiheit
ergibt.
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Zusammenfassend
kann gemäß der Erfindung
eine Führung
mit angemessener Festigkeit und Haltbarkeit für eine Verwendung in einem
Motor mit hoher Leistung ohne Vergrößerung der Gestalt und Erhöhung des
Gewichts der Führung,
ohne wesentliche Erhöhung
der Herstellungskosten und ohne den Zusammenbau zu erschweren, erreicht
werden.
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Bei
der abgewandelten Führung 200,
die in den 4 und 5 dargestellt
ist, hat der Gleitschuh 210 eine sich von der der Führung 100 der 2 und 3 unterscheidende
Struktur. Jedoch ist die übrige
Struktur der Führung 200 ähnlich der der
Führung 100.
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Insbesondere
haben die Seitenwände 211 der
Führung 200 eine
gestufte Gestalt und sind höher als
die Seitenwände
der Führung 100.
Die Führung 200 hat
den Vorteil, dass bei ihr auf Grund der größeren Höhe der Seitenwände 211 ein
falscher Einbau der Kette in die Führung einfach visuell erkannt
werden kann. Das heißt,
wenn die Kette derart montiert wird, dass sie auf einer Seitenwand
reitet oder eine Seitenwand überspannt,
dieser Zustand einfach gesehen und korregiert werden kann. Darüber hinaus kann
beim Betrieb der Führung,
selbst wenn die Höhe
der Seitenwände
größer als
der Abstand zwischen den Verbindungsstiften der Kette und der die Kette
kontaktierenden Fläche
des Gleitschuhs ist, die gestufte Ausgestaltung der Seitenwände die
Verbindungsstifte daran hindern mit den Seitenwänden direkt in Kontakt zu kommen.
Die Höhe
H1 der Stufe der Seitenwand 211 ist so ausgebildet, dass
das Verhältnis
H1 < P erfüllt ist,
wobei P der Abstand von Verbindungsstift der Kette C und der die
Kette kontaktierenden Fläche
des Gleitschuhs 210 (Gleitkontaktfläche) ist. Die Tiefe der Stufe
ist größer als
der Überstand
des Verbindungsstifts über
die äußerste Verbindungsplatte
der Kette C. Die Seitenwandhöhe H2
genügt
vorzugsweise dem Verhältnis
H2 < L, wobei L
die Höhe
einer Verbindungsplatte der Kette C ist. Mit letzterem Verhältnis kann
der richtige Einbau der Kette in die Führung 200 auch erkannt
und visuell verifiziert werden.
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Die
Führung 200 weist
einen hochfesten Kern 210b, vorzugsweise bestehend aus
glasfaserverstärktem
Polyamid-Kunststoff, und eine Hautschicht 210a, vorzugsweise
bestehend aus Polyamid-Kunststoff auf, wobei die Hautschicht sowohl
die Haken 213 als auch die Seitenwände 211 bildet. Die Führung 200 zeigt
alle Vorteile der Führung 100 und ermöglicht ferner,
dass ein falscher Einbau der Kette C visuell einfach erkannt werden
kann.
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Die
Erfindung ist nicht beschränkt
auf bewegliche Führungen,
und die Vorteile der Erfindung können
realisiert werden, wenn ein Gleitschuh mit einer Sandwichstuktur ähnlich der
der Führungen 100 und 200 an
einen festen Trägerkörper angebracht und
als eine feste Führung,
wie die Führung 300 in 1,
verwendet wird.
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- 100,
200
- Führung
- 110,
210
- Gleitschuh
- 110a
- Hautschicht
- 110b
- Kernschicht,
Kern
- 111,
211
- Seitenwand
- 112
- mittlerer
Bereich
- 113,
213
- Haken
- 114
- hakenförmiger Kontaktbereich
- 115
- Vorsprung
- 120,
220
- Trägerkörper
- 121
- Nabe
- 122
- ballenartiger
Bereich
- C
- Kette
- H1
- Höhe
- H2
- Seitenwandhöhe
- L
- Höhe einer
Verbindungsplatte der Kette
- P
- Abstand
von Verbindungsstift der Kette und Gleitkontaktfläche des
Gleitschuhs
- S1
- Kurbelwellenkettenrad
- S2
- Nockenwellenkettenrad