DE102009052071A1

DE102009052071A1 - Führungsschiene oder Spannschiene mit einer Hülse sowie Zugmitteltrieb damit

Info

Publication number: DE102009052071A1
Application number: DE200910052071
Authority: DE
Inventors: Rainer Fuhrmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-05-12
Also published as: US20110105259A1; US8926461B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitorgan, wie eine Führungsschiene oder Spannschiene, eines Zugmitteltriebes, zum Einsatz an einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte, schienenartige Leitorgan zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist, in die eine vorzugsweise metallische Hülse eingesetzt ist und die ein erstes Ende aufweist, das aus der Durchgangsöffnung herausragend in Anlage mit einem Motorteil bringbar angeordnet ist, wobei das erste Ende der Hülse einen größeren Umfang aufweist, als ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Leitorgan, wie eine Führungsschiene oder eine Spannschiene, eines Zugmitteltriebes, zum Einsatz an einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das aus Kunststoff gefertigte, schienenartige Leitorgan zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist, in die eine metallische Hülse eingesetzt ist und die ein erstes Ende aufweist, das aus der Durchgangsöffnung herausragend in Anlage mit einem Motorteil bringbar angeordnet ist.
Aus dem Stand der Technik, etwa der DE 10302876 A1 ist eine Baueinheit mit einer metallischen Hülse bekannt, welche in einem Kunststoff-Tragkörper für eine Spannschiene oder eine Führungsschiene eines Kettensteuertriebes eines Verbrennungsmotors eingesetzt und an dem Motorgehäuse axial anliegend mit einer durch die Hülse hindurchgesteckten Schraube befestigt ist. Diese Hülse ist als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet und in ein Befestigungsloch des Tragkörpers eingesteckt. Dabei weist die Hülse in ihrem dem Motor zugewandten Endbereich eine ringförmige Stufe für den Übergang zu einem reduzierten Außendurchmesser auf. Mit dieser Stufe stützt sich die Hülse an einem innerhalb des Befestigungslochs des Tragkörper ausgebildeten, einen reduzierten Innendurchmesser aufweisenden Absatz axial ab.
Während bei herkömmlichen Führungs- oder Spannschienen in Zugmitteltrieben bisher immer spezielle Präzisionsschrauben ohne Verwendung von Hülsen eingesetzt wurden oder Hülsen mit aufwändigen Rändelungen am Umfang eingesetzt wurden, bietet die DE 10302876 A1 nun die Lösung an, ungerändelte Metallhülsen ohne zusätzliche Präzisionsschrauben zu verwenden.
Allerdings weist die in der DE 10302876 A1 offenbarte Lösung immer noch den Nachteil auf, dass im Zusammenspiel der metallenen Hülse mit einem Motorteil aus Leichtmetall, etwa einem Motorblock, die Flächenpressung zwischen der Hülse und dem Motorteil so groß ist, dass eine Beschädigung die Folge ist. Die Beschädigung tritt dabei unglücklicherweise im Bereich des Motorteils auf. Dies liegt daran, dass die Metallhülse im Regelfall aus druckwiderstandsfähigerem Material als der Motorteil gefertigt ist.
Das Problem tritt besonders dann auf, wenn die Werkstoffpaarung Stahl/Aluminium vorliegt. Unter Stahl werden jegliche eisenhaltigen Legierungen verstanden. Unter Aluminium werden auch abkürzend jegliche Arten von aluminiumhaltigen Legierungen umfasst. Alternativ kann für einen Motorteil auch eine ähnliche Leichtmetalllegierung verwendet werden, bei der dann auch dieselben Probleme in Verbindung mit einer Stahlhülse auftreten.
Da die Hülsen aus Kostengründen regelmäßig als dünnwandigen Rohren in Form von Buchsen ausgeführt sind, bietet sich als Werkstoff traditionell Stahl an. Da für diese kleinen Bauteile die Gewichtsersparnis von dem Kostenaspekt überwogen wird, ist es meist kein probates Mittel, auf Leichtmetall als Werkstoff für die Hülse umzuschwenken.
Es ist jedoch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Leitorgane, wie Führungsschienen oder Spannschienen zur Verfügung zu stellen, die beschädigungsfrei und ausfallsicher in einem Motor befestigbar sind, selbst wenn der Motor aus Leichtmetall gefertigt ist.
Unter einem Leitorgan wird ein längliches, zugmittelführendes und/oder spannendes, schienenartiges Organ verstanden, das bei Zugmitteltrieben bei Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt wird. Solche Steuertriebe werden im Regelfall zum Steuern des Verbrennungsvorganges verwendet. Solche Steuertriebe und Verbrennungskraftmaschinen finden u. a. in landgebundenen, wassergebundenen Fahrzeugen oder Luftfahrzeugen Einsatz. Insbesondere finden diese Vorrichtungen in Pkws oder Lkws Anwendung.
Unter Zugmitteln werden insbesondere auch Riemen und Ketten verstanden.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe, eine ausfallsichere Lösung anbieten zu können, wird dadurch gelöst, dass das erste Ende der Hülse einen größeren Umfang aufweist, als ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende. Auf diese Weise ist die Hülse von der Motorseite her in das Leitorgan einsetzbar, wobei ein ausreichend großer Flanschbereich der Hülse zur Verfügung steht, um die beim Zusammenpressen der Hülse auf den Motorteil entstehenden Kräfte ohne Beschädigung der beiden Bauteile zu egalisieren.
Die notwendige Flächenpressung kann selbst bei einem Motorteil aus Aluminium dann gewährleistet werden, wenn dieser wie üblich dünnwandig ausgeführt ist.
Es wird auch verhindert, dass sich das Leitorgan im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine lockert. Es wird nämlich verhindert, dass durch das Einbringen von Vorspannung über eine das Leitorgan am Motorteil befestigende Schraube, das Kunststoffmaterial des Leitorgans das Fließen beginnt. Die Vorspannung der Schraube wird dadurch beibehalten.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Hülse eine Schraube aufnimmt, deren Schraubenkopf auf dem zweiten Ende aufliegt. Die durch die Schraube hervorgerufene Hauptkraft wird in axialer Richtung der Hülse hauptsächlich über die Hülse und nicht über das aus Kunststoff gefertigte Leitorgan geleitet.
Je nach Gestaltung der Passungen zwischen der Hülse und dem Leitorgan bzw. der Schraube und der Hülse bzw. der Schraube und dem Leitorgan, wird die Verwendung des Leitorgans als Führungsschiene oder Spannschiene möglich.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Durchführungsöffnung gestuft ausgeführt ist und vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist, wobei ein erster Abschnitt größeren Durchmessers auf der Seite des zweiten Endes der Hülse ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der Schraubenkopf im Leitorgan versenkbar und ragt nicht aus diesem hervor. Ein besseres Packaging im Motorraum eines verbrennungskraftmaschinenangetriebenen Fahrzeugs wird dann möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schraube im montierten Zustand des Leitorgans am Motorteil bündig mit dem Leitorgan endet.
Wenn zwischen der Hülse und der Durchgangsöffnung und/oder der Durchgangsöffnung und der Schraube ein Spalt vorhanden ist, der grundsätzlich in Richtung der Längsachse der Hülse ausgerichtet ist, so lassen sich die bei Spannschienen geforderten Relativbewegungen realisieren. Die Verschleißfestigkeit wird dann erhöht.
Wenn die Hülse eine umlaufende Nut aufweist, die vorzugsweise außermittig angeordnet ist, so lässt sich einerseits eine Transportsicherung vorsehen und andererseits eine Fehlmontage der Hülse im Leitorgan vermeiden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn ein umlaufender Vorsprung, der auch unterbrochen ausgebildet sein kann, in die Nut als Transportsicherung eingreift. Ein solcher am Leitorgan angebrachter integraler Vorsprung, ist spritztechnisch einfach herstellbar und ermöglicht eine Kostenreduktion beim entsprechenden Bauteil.
Herkömmliche kostengünstige Materialien lassen sich dann verwenden, wenn die Hülse aus Stahl gefertigt ist.
Wenn am ersten Ende der rotationssymmetrisch ausgestalteten Hülse ein Flansch ausgebildet ist, der einen Außendurchmesser aufweist, der größer als die Wandstärke der Hülse ist, so lässt sich das Leitorgan belastungsabhängig auf die speziellen Bedürfnisse einzelner Zugmitteltriebe einstellen.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Leitorgan als Führungsschiene oder Spannschiene ausgebildet ist und die Durchgangsöffnung als Langloch ausgebildet ist. Gerade durch das Vorsehen eines Langloches, oder alternativ durch das Vorsehen einer vergrößerten Durchgangsöffnung, die auch als Bohrung ausgestaltet sein kann, lassen sich Temperaturdehnungen und ein notwendiger Toleranzausgleich bewirken, so dass keine unnötigen Spannungen in den Werkstücken auftreten.
Die Erfindung wird nachfolgend auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. So zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines Leitorgans als Führungsschiene in einer Ansicht von oben,
2 einen Querschnitt durch das Leitorgan des ersten Ausführungsbeispiels im montierten Zustand an einem Motorteil,
3 eine vergrößerte Darstellung des Details III aus 2,
4 eine zweite Ausführungsform eines Leitorgans als Führungsschiene in einer Ansicht von oben,
5 eine zu 2 vergleichbare Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels in einem Schnitt im montierten Zustand an einem Motorteil und
6 eine vergrößerte Darstellung des Details VI aus 5.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
Für die gleichen Elemente werden dieselben Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Leitorgans 1 dargestellt. Das Leitorgan ist als Führungsschiene ausgebildet, kann jedoch auch bei entsprechender Wahl der Toleranzen der einzelnen Elemente als Spannschiene ausgebildet sein.
Das Leitorgan 1 ist aus Kunststoff gefertigt und wird bei einer Verbrennungskraftmaschine in einem Zugmitteltrieb, insbesondere in einem Kettentrieb eingesetzt. Das Leitorgan ist jedoch auch bei Riementrieben einsetzbar. Solche Zugmitteltriebe werden bei der Steuerung der Verbrennungskraftmaschine benötigt.
Es ist möglich, dass auf das Leitorgan noch spezielle Gleitbeläge aufgebracht, insbesondere aufgeclipst werden, um den Reibungswiderstand zwischen dem Zugmittel und dem Leitorgan zu vermindern.
Im Leitorgan sind zwei Durchgangsöffnungen 2 vorgehalten. Die Durchgangsöffnungen 2 sind als Bohrungen ausgefertigt, können jedoch auch urgeformt sein.
In jede der Durchgangsöffnungen 2 ist eine Hülse 3 eingesetzt. Die Hülse 3 ist aus metallischem Werkstoff, insbesondere aus Stahl gefertigt.
In die Hülse 3 ist eine Schraube 4 eingesetzt. Diese Hülse 3 ist besonders gut in den 2 und 3 zu erkennen.
In 2 ist das Leitorgan 1 über die Hülse 3 und die Schraube 4 an einem Motorteil 5, etwa einem Motorblock, angebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Motorteil 5 aus Leichtmetall, insbesondere einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die Schrauben 4 greifen dabei in gewindebehaftete Löcher 6 ein.
Die Hülse 3 weist ein erstes Ende 7 und ein zweites Ende 8 auf. Das erste Ende 7 liegt am Motorteil 5 an.
Das zweite Ende 8 hat einen kleineren Außenumfang als das erste Ende 7.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hülse 3 rotationssymmetrisch ausgestaltet und weist einen zylindrischen Durchgang auf. Auch die Außenseite der Hülse 3 ist rotationssymmetrisch ausgestaltet. Daher ist am ersten Ende 7 ein größerer Außendurchmesser vorhanden, als am zweiten Ende 8.
Durch diese entsprechende Ausgestaltung ist motorseitig an der Hülse 3 ein Flansch 9 ausgebildet, der eine notwendige Flächenpressung zwischen der Hülse 3 und dem Motorteil 5 ermöglicht.
Die Schraube weist einen Schraubenkopf 10 auf, der im Inneren des Leitorgans 1 beherbergt ist.
Die dem Motorteil 5 zugewandte Seite des Schraubenkopfes ist in Anlage mit dem zweiten Ende 8 und kann bedarfsweise auch in Anlage mit dem Material des Leitorgans 1 sein. Dies ist insbesondere dann wünschenswert, wenn das Leitorgan 1 als Führungsschiene ausgebildet ist.
Während an der einen Hülse 3, im Übergangsbereich zum Leitorgan 1 nur ein sehr kleiner Spalt 11 vorhanden ist, ist zwischen der anderen Hülse 3 und dem Leitorgan 1 ein etwas größerer Spalt 11 vorgehalten.
An dieser zweiten, in der Abbildung in 2 unten dargestellten Hülse, ist auch auf deren Außenseite ein Einstich in Form einer Nut 12 zu erkennen. In diese Nut 12 greift ein wulstartiger Vorsprung 13 des Leitorgans 1 ein. Dieser Vorsprung 13 ist nicht notwendigerweise komplett umlaufend auf der Innenseite der Durchführungsöffnung 2 ausgebildet, sondern kann auch unterbrochen ausgestaltet sein. Die Dimensionierung der Nut 12 und des Vorsprungs 13 soll einer Transportsicherung dienen, wodurch darauf zu achten ist, dass beim Anschrauben der Schraube 4 an das Motorteil 5, zur Befestigung des Leitorgans 1 nach Möglichkeit keine Beschädigung des Vorsprungs 13 stattfindet.
Eine der beiden Durchführungsöffnungen 2 kann auch als Langloch ausgestaltet sein.
In 3 ist das Zusammenwirken des Leitorgans 1 mit der Hülse 3, der Schraube 4 und dem Motorteil 5 noch detaillierter erkennbar.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 4 bis 6 wird im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel eine längere Hülse 3 verwendet.
Auch ist die Schraube 4 stufig ausgestaltet.
Zur Montage wird jede der Hülsen 3 in die entsprechende Durchführungsöffnung 2 motorseitig eingeführt, wodurch der Vorsprung 13 in die Nut 12 einclipst und eine Transportsicherung darstellt. Nachfolgend wird das Leitorgan 1 mit den eingesetzten Hülsen 3 an den Motorteil 5 angesetzt und zwei Schrauben 4 durch die Hülsen 3 hindurchgeführt und in das Motorteil 5 eingeschraubt.
Bezugszeichenliste

1: Leitorgan
2: Durchgangsöffnung
3: Hülse
4: Schraube
5: Motorteil
6: Loch
7: erstes Ende der Hülse
8: zweites Ende der Hülse
9: Flansch
10: Schraubenkopf
11: Spalt
12: Nut
13: Vorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10302876 A1 [0002, 0003, 0004]

Claims

Leitorgan (1), wie eine Führungsschiene oder eine Spannschiene, eines Zugmitteltriebes, zum Einsatz an einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte, schienenartige Leitorgan (1) zumindest eine Durchgangsöffnung (2) aufweist, in die eine metallische Hülse (3) eingesetzt ist und die ein erstes Ende (7) aufweist, das aus der Durchgangsöffnung (2) herausragend in Anlage mit einem Motorteil (5) bringbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (7) der Hülse (3) einen größeren Umfang aufweist, als ein dem ersten Ende (7) gegenüberliegendes zweites Ende (8).
Leitorgan (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) eine Schraube (4) aufnimmt, deren Schraubenkopf (10) auf dem zweiten Ende (8) aufliegt.
Leitorgan (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (2) gestuft ausgeführt ist und vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist, wobei ein erster Abschnitt größeren Durchmessers auf der Seite des zweiten Endes (8) der Hülse (3) ausgebildet ist.
Leitorgan (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Ende (8) der Hülse (3) nur bis zu dem ersten Abschnitt größeren Durchmessers erstreckt.
Leitorgan (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (3) und der Durchgangsöffnung (2) und/oder der Durchgangsöffnung (2) und der Schraube (4) ein Spalt (11) vorhanden ist, der grundsätzlich in Richtung der Längsachse der Hülse (3) ausgerichtet ist.
Leitorgan (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) eine umlaufende Nut (12) aufweist, die vorzugsweise außermittig angeordnet ist.
Leitorgan (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein umlaufender Vorsprung (13), der unterbrochen ausgebildet sein kann, in die Nut (12) als Transportsicherung eingreift.
Leitorgan (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) vorzugsweise aus Stahl gefertigt ist.
Leitorgan (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Ende (7) der rotationssymmetrisch ausgestalteten Hülse (3) ein Flansch (9) ausgebildet ist, der einen Außendurchmesser aufweist, der größer als die Wandstärke der Hülse (3) ist.
Leitorgan (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitorgan (1) als Führungsschiene oder Spannschiene ausgebildet ist und die Durchgangsöffnung (2) als Langloch ausgebildet ist.