DE102009004865A1

DE102009004865A1 - Führungselement für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102009004865A1
Application number: DE200910004865
Authority: DE
Inventors: Michael Bogner; Dietmar JÄGER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein als Spannschiene oder Führungsschiene ausgebildetes Führungselement (6, 7) eines Zugmitteltriebs (1), das zur Anlage an einem Zugmittel (3), wie eine Kette oder ein Riemen vorgesehen ist, wobei das einem Leertrum (8) und/oder einem Zugtrum (11) des Zugmitteltriebs (1) zugeordnete Führungselement (6, 7) starr oder um einen Drehpunkt (9) schwenkbar angeordnet ist. Dem Führungselement (6, 7) ist mittelbar oder unmittelbar zumindest ein Magnet (12, 13) zugeordnet, dessen Lage und Ausrichtung zu dem als Kette oder Riemen mit einer magnetischen Beschichtung oder Armierung ausgeführten Zugmittel (3) so erfolgt, dass sich ein magnetisches Kraftfeld einstellt, wodurch sich ein Reibkontakt zwischen dem Zugmittel (3) und dem Führungselement (6, 7) reduziert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein als Spannschiene oder Führungsschiene ausgebildetes Führungselement eines Zugmitteltriebs für Verbrennungsmotoren, das zur Anlage an einem Zugmittel, wie eine Kette oder ein Riemen vorgesehen ist, wobei das einem Leertrum und/oder einem Zugtrum des Zugmitteltriebs zugeordnete Führungselement starr oder um einen Drehpunkt schwenkbar angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
Als Spann- oder Führungsschienen ausgeführte Führungselemente der zuvor beschriebenen Bauart finden vielfältige Anwendung, insbesondere in Zugmitteltrieben von Brennkraftmaschinen, um eine Kette oder einen Riemen zu spannen. Für kraftübertragende bzw. drehmomentübertragende Zugmittel werden derartige Schienen eingesetzt, um stets eine für die Funktion des Zugmitteltriebs ausreichende Vorspannung zu gewährleisten.
Die DE 42 12 309 A1 zeigt eine Spannschiene, mit der ein Zugmittel eines Zugmitteltriebs vorgespannt wird. Der Aufbau umfasst ein als Armteil bezeichnetes Trägerelement, das mit einem die Funktion eines Gleitelementes ausübenden Schuh verbunden ist. Im Betriebszustand ist die Schiene über den Schuh unmittelbar an dem Zugmittel abgestützt. Der unmittelbar mit dem Zugmittel in Verbindung stehende Schuh ist aus Kunststoff hergestellt. Aufgrund der kraftschlüssig über den Schuh an dem Zugmittel abgestützten Schiene ist diese unabhängig von den Schmierstoffverhältnissen einem Verschleiß unterworfen. Zur Verschleißkompensation wird die Schiene über ein Federmittel nachgeführt, wobei sich mit zunehmenden Verschleiß eine verringerte Vorspannkraft einstellt, mit der die Schiene an dem Zugmittel anliegt. Dabei kann sich ein kritischer Verschleißzustand der Schiene und des damit verbundenen Gleitelementes ergeben, sobald die sich einstellende Vorspannkraft die für die Funktion des Zugmitteltriebs erforderliche Vorspannkraft unterschreitet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Führungselement für einen Zugmitteltrieb zu schaffen, mit dem eine verringerte Reibung zwischen dem Zugmittel und der Schiene realisierbar ist.
Die Lösung dieser Problemstellung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben. Erfindungsgemäß ist dem Führungselement mittelbar oder unmittelbar zumindest ein Permanentmagnet oder Elektromagnet zugeordnet. Die Lage und Ausrichtung des Magneten erfolgt dabei so zu dem als metallische Kette oder Riemen mit einer magnetischen Beschichtung oder Armierung ausgebildeten Zugmittel, dass das sich einstellende magnetische Kraftfeld zwischen dem Zugmittel und dem Führungselement einen Reibkontakt aufhebt. Durch die Erfindung kann eine berührungslose, magnetische Spannschiene bzw. Führungsschiene realisiert werden, was sich vorteilhaft auf die gesamte CO₂-Bilanz der Brennkraftmaschine auswirkt. Das Leertrum und/oder das Zugtrum des Zugmitteltriebs wird dabei in einem magnetischen Kraftfeld geführt. Die Form, die das jeweilige Kettentrum hierbei aus bildet, kann dabei vorteilhaft durch eine nahezu beliebige Anordnung des Magnetes angepasst werden, um das Kraftfeld entsprechend zu gestalten bzw. zu beeinflussen. Das Magnetfeld kann alternativ durch einen Permanent- oder einen Elektromagneten oder mittels einer geeigneten Kombination dieser Magnete erzeugt werden.
Weiterhin bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Reibung des Zugmittels gegenüber dem Führungselement im Bereich einer Kontaktzone durch die Anwendung eines Permanent- oder Elektromagneten entscheidend zu reduzieren. Hierzu wird erfindungsgemäß der Magnet auf der dem Führungselement gegenüberliegenden Seite angeordnet. Dieses somit erzeugte Kraftfeld übt eine Anziehungskraft auf das Zugmittel, die Kette aus, wodurch sich die Flächenpressung zwischen der Kette und dem Führungselement reduziert. Das Zugmittel kann somit optimal hydrodynamisch aufschwimmen, verbunden mit einer Reibungsreduzierung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Permanent- oder Elektromagnet an dem Führungselement selbst angeordnet, das heißt, der Magnet ist ein integraler Bestandteil des Führungselementes. Dadurch bildet das mit einem Permanent- oder Elektromagnet ergänzte Führungselement ein kompaktes Kombinationsbauteil, wodurch sich die Montage vereinfacht. Außerdem können die Gestehungskosten reduziert werden, da auch einfach konzipierte Führungselemente mit einem Permanent- oder Elektromagnet bestückt werden können. Durch ein vormontiertes Kombinationsbauteil ergeben sich verringerte Lagerhaltungskosten sowohl beim Hersteller als auch beim Anwender. Spezielle Einbauverhältnisse berücksichtigend, schließt die Erfindung weiterhin ein, den Permanent- oder Elektromagnet separat zu dem Führungselement beispielsweise unmittelbar an einem ortsfesten Maschinenteil bzw. dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine zu befestigen.
Vorzugsweise sind dem als Spann- oder Führungsschiene ausgebildeten Führungselement mehrere Permanent- oder Elektromagnete zugeordnet. Die Anordnung der Magnete erfolgt dabei vorteilhaft so, dass diese stets in einem übereinstimmenden Abstand zu dem Zugmittel bzw. zu einer sich einstellenden Kontaktzone zwischen dem Zugmittel und dem Führungselement positioniert sind.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, das unterschiedliche Führungselemente des Zugmitteltriebs mit zumindest einem Permanent- oder Elektromagnet bestückt werden können. Sowohl für eine starr angeordnete Führungsschiene als auch eine um eine Drehachse schwenkbare Spannschiene, die beabstandet zu dem Drehpunkt mit einem Federmittel zusammenwirkt, bietet es sich an, diese Schienen mit zumindest einem Permanent- oder Elektromagnet zu ergänzen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Führungselementaufbau vorgesehen, bei dem der Permanent- oder Elektromagnet an einem ein U-förmigen Trägerprofil so angeordnet, dass an einem ersten das Zugmittel und an dem zweiten beabstandet gegenüberliegenden Schenkel der Magnet befestigt ist. Alternativ dazu bietet sich die Verwendung eines L-förmigen Trägerprofils an, wobei der länger ausgebildete Schenkel zur Befestigung des Führungselementes und zur Magnetaufnahme und an dem kürzeren Schenkel unmittelbar oder mittelbar über ein Gleitelement das Zugmittel geführt ist.
Ein weiteres Gestaltungsmerkmal der Erfindung sieht zur Erzielung einer verbesserten Führung des Zugmittels vor, die Kontaktfläche des Führungselementes durch seitliche Borde zu begrenzen, wodurch ein wirksamer Schutz gegen ein Abgleiten des Zugmittels von der Schiene gewährleistet werden kann.
Vorteilhaft kann erfindungsgemäß auch ein Permanent- oder Elektromagnet nachträglich an einem Führungselement angeordnet werden. Dazu bietet es sich beispielsweise an Führungselemente einzusetzen, die einen für die Aufnahme eines Magneten bestimmten Schenkel aufweisen, an dem bedarfsweise ein Permanent- oder Elektromagnet befestigt werden kann. Alternativ dazu können beispielsweise für eine von dem Führungselement separate Anordnung des Magneten in dem ortsfesten Maschinenteil, beispielsweise dem Gehäuse einer Brennkraftmaschine, Befestigungselemente zur Aufnahme eines oder mehrerer Magnete vorgesehen werden.
Zur Befestigung des Permanent- oder Elektromagneten kann eine Steck-, Klemm-, Rast- oder Klebeverbindung vorgesehen werden oder ein Fertigungsprozess, bei dem synchron zu einem Umspritzen des jeweiligen Führungselementes der Magnet oder die Magnete von Kunststoff umspritzt werden. Weiterhin bietet es sich an, in dem Führungselement eine Aufnahme vorzusehen, in die bedarfsabhängig ein Permanentmagnet eingesetzt werden kann.
Als bevorzugter Werkstoff für das Führungselement ist Kunststoff oder ein Nichteisenmetall, insbesondere Aluminium vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer Ansicht einen Zugmitteltrieb, bei dem die Führungselemente jeweils zumindest einen Permanent- oder Elektromagnet aufweisen;
2 in einer vergrößerten Darstellung eine Schnittansicht gemäß einem Schnittverlauf 2-2 aus 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt einen als Steuertrieb ausgeführten Zugmitteltrieb 1 einer Brennkraftmaschine. Der Antrieb erfolgt über ein mit einer Kurbelwelle in Verbindung stehendes Kettenrad 2, das über ein als Kette oder Zahnriemen ausgebildetes Zugmittel 3 mit zwei weiteren, getrennten Nockenwellen der Brennkraftmaschine zugeordneten Kettenrädern 4, 5 in Verbindung steht. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels 3 sind diesem zwei getrennt positionierte Führungselemente 6, 7 zugeordnet. In einem Leertrum 8 des im Uhrzeigersinn umlaufenden Zugmitteltriebs 1 ist ein als Spannschiene ausgebildetes, um einen Drehpunkt 9 schwenkbares Führungselement 6 vorgesehen. An dem vom Drehpunkt 9 abgewandten Ende ist der Spannschiene als Federmittel 10 ein hydraulisches Spannelement zugeordnet, zwecks kraftschlüssiger Anlage des Führungselementes 6 an dem Zugmittel 3. Im Bereich eines Zugtrums 11 ist das Zugmittel 3 an einem starr positionierten, als Führungsschiene ausgebildeten Führungselement 7 geführt. Als Maßnahme, um den Reibkontakt zwischen dem Zugmittel 3 und dem Führungselement 6, 7 zu eliminieren beziehungsweise zu reduzieren, sind im Bereich beider Führungselemente 6, 7 Magnete 12, 13 vorgesehen. Diese als Permanentmagnet oder Elektromagnet ausgebildeten Magnete 12, 13 sind jeweils beabstandet zu dem Zugmittel 3 positioniert und bewirken ein magnetisches Kraftfeld, durch das eine Abstützkraft bzw. Anlagekraft des als metallische Kette oder als ein Zahnriemen mit metallischer Beschichtung ausgeführten Zugmittels 3 reduziert werden kann. Der Magnet 12, der verschiedene zueinander versetzt angeordnete Magnete umfasst, ist unmittelbar ortsfest an einem Maschinenteil 14, beispielsweise einem Gehäuse der in 1 nicht abgebildeten Brennkraftmaschine befestigt. Abweichend dazu ist der ebenfalls mehrere einzelne Magnete umfassende Magnet 13 unmittelbar an dem Führungselement 7 befestigt.
Die 2 zeigt in einem größeren Maßstab dargestellt in einer Schnittansicht entsprechend dem Verlauf 2-2 gemäß 1 den Aufbau des Führungselementes 7 mit integriertem Magnet 13. Das Führungselement 7 umfasst ein U-förmiges Trägerprofil, das zwei zueinander beabstandete, über eine Grundplatte 17 verbundene Schenkel 15, 16 umfasst. Dem Schenkel 16 ist das Zugmittel 3 zugeordnet, das bedingt durch das magnetische Kraftfeld des an dem Schenkel 15 positionierten Magneten 13 spielbehaftet zu dem Schenkel 16 angeordnet ist. Zur Befestigung des Magneten 13 kann beispielsweise eine Steck-, Klemm-, Rast- oder Klebeverbindung vorgesehen werden. Außerdem bietet es sich an, dass durch ein Umspritzen im Herstellungsprozess des Führungselementes 7 der Magnet 13 lagefixiert wird. Als Maßnahme zur verbesserten Führung des Zugmittels 3 im Bereich des Führungselementes 7 ist an der der Grundplatte 17 gegenüberliegenden Seite des Schenkels 16 ein Bord 18 vorgesehen.

1: Zugmitteltrieb
2: Kettenrad
3: Zugmittel
4: Kettenrad
5: Kettenrad
6: Führungselement
7: Führungselement
8: Leertrum
9: Drehpunkt
10: Federmittel
11: Zugtrum
12: Magnet
13: Magnet
14: Maschinenteil
15: Schenkel
16: Schenkel
17: Grundplatte
18: Bord

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4212309 A1 [0003]

Claims

Als Spannschiene oder Führungsschiene ausgebildetes Führungselement (6, 7) eines Zugmitteltriebs (1), das zur Anlage an einem Zugmittel (3), einer Kette oder einem Riemen vorgesehen ist, wobei das einem Leertrum (8) und/oder einem Zugtrum (11) des Zugmitteltriebs (1) zugeordnete Führungselement (6, 7) starr oder um einen Drehpunkt (9) schwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Führungselement (6, 7) mittelbar oder unmittelbar zumindest ein Magnet (12, 13) zugeordnet ist, dessen Lage und Ausrichtung zu dem als Kette oder Riemen mit magnetischer Beschichtung oder Armierung ausgeführten Zugmittel (3) so erfolgt, dass ein sich einstellendes magnetisches Kraftfeld einen Reibkontakt zwischen dem Zugmittel (3) und dem Führungselement (6, 7) reduziert.
Führungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnet (12, 13) ein Permanent- oder Elektromagnet vorgesehen ist, der unmittelbar an dem Führungselement (7) oder separat an einem ortsfesten Maschinenteil (14) befestigt ist.
Führungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über eine sich einstellende Kontaktzone zwischen dem Zugmittel (3) und dem Führungselement (6, 7) mehrere als Permanent- oder Elektromagnete ausgeführte Magnete (12, 13) angeordnet sind.
Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine starr positionierte Führungsschiene als Führungselement (7) vorgesehen ist.
Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine um einen Drehpunkt (9) schwenkbare Spannschiene als Führungselement (6) vorgesehen ist, das beabstandet zu dem Drehpunkt (9) mit einem Federmittel (10) zusammenwirkt.
Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (13) an einem Schenkel (15) des Führungselementes (7) befestigt ist.
Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer verbesserten Führung des Zugmittels (3) das Führungselement (7) einen Bord (18) einschließt.
Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungselement (7) durch einen Magnet (13) nachgerüstet werden kann.
Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung des Magneten (12, 13) eine Steck-, Klemm-, Rast- oder Klebeverbindung vorgesehen ist oder die Befestigung durch ein Umspritzen bei der Fertigung des Führungselementes (7) erfolgt.
Führungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für das Führungselement (6, 7) Aluminium oder Kunststoff vorgesehen ist.