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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Steuertrieb, der zumindest eine Steuerkette, zumindest ein Antriebsrad, zumindest ein Abtriebsrad, eine Gleitschiene und eine Kettenspanneinrichtung aufweist.
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Im Stand der Technik sind Brennkraftmaschinen mit kettengetriebenen Steuertrieben hinlänglich bekannt. Bei derartigen Kettentrieben kann es zu transversalen Schwingungen der Ketten kommen, die beispielsweise dadurch reduziert werden können, dass Gleit- bzw. Spannschienen im Kontakt mit der Kette vorgesehen werden. Hierbei sind Spannschienen oftmals einseitig schwenkbar gelagert und werden mittels eines Kettenspanners an die Kette angedrückt. Die bekannten Gleitschienen sind hingegen zumeist starr angeordnet.
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Aus der
DE 20 2006 001 193 U1 ist beispielsweise eine Gleitschiene für einen derartigen Kettentrieb bekannt, die zu einer verbesserten Beruhigung der schwingenden Kette beiträgt. Hierzu ist die Gleitschiene beispielsweise am Motorblock schwenkbar befestigt. Nachteilig bei dieser Anordnung ist allerdings, dass eine verbesserte Beruhigung der Kette dadurch erfolgt, dass die Spannung selbiger erhöht wird. Dies führt wiederum zu einer stärkeren Reibung und verursacht damit Reibleistungsverluste.
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Die
DE 10 2005 010 749 A1 offenbart eine mittels eines „Kraftmittels“ um ein Drehlager schwenkbare Führungsschiene für ein Zugmittelgetriebe, das eine Kette als Zugmittel umfasst und das als Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei die Führungsschiene zwei Führungselemente aufweist, die an unterschiedlichen Seiten für einen möglichen Kontakt mit der Steuerkette vorgesehen sind. Die Führungsschiene ist dabei Teil eines dem Leertrum des Zugmittelgetriebes zugeordneten Spannsystems
5.
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Aus der
DE 199 55 894 C1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem als Steuertrieb dienenden Kettentrieb bekannt, wobei der Kettentrieb eine Gleitschiene umfasst, die in die Innenseite einer Abdeckung für den Steuertrieb integriert ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Gleitschiene Wandungen und folglich Führungselemente aufweist, die benachbart zu drei Seiten der Steuerkette verlaufen.
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Die
DE 102 47 419 A1 beschreibt ebenfalls eine Brennkraftmaschine mit einem als Steuertrieb dienenden Kettentrieb, wobei sowohl in den Lasttrum als auch in den Leertrum jeweils eine Führungs- beziehungsweise Gleitschiene integriert ist. Diese Gleitschienen sollen vorzugsweise einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Die in den Leertrum integrierte Gleitschiene ist an demjenigen Ende, an dem die Kette aus dieser herausläuft, schwenkbar um eine Achse am Zylinderkopf gelagert, während das andere Ende an eine Spannvorrichtung für die Kette gekoppelt ist, so dass bei einer Verstellung der Spannvorrichtung gleichzeitig die Stellung der Gleitschiene angepasst wird.
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Und die
DE 34 17 100 A1 offenbart schließlich eine Brennkraftmaschine mit einem als Steuertrieb dienenden Kettentrieb, wobei in den Leertrum eine um ein Drehlager drehbare Spannschiene mit einem U-förmigen Querschnitt und in den Lasttrum eine Führungsbeziehungsweise Gleitschiene integriert sind, wobei die Gleitschiene ein vollumfänglich geschlossenes, im Querschnitt rechteckiges Gehäuse umfasst, das die Steuerkette folglich von allen vier Seiten umgibt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, in einem Kettentrieb die Schwingungen eines Kettentrums zu reduzieren, ohne dass gleichzeitig vermehrte Reibleistungsverluste bewirkt werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Eine Gleitschiene eines Steuertriebes einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit zumindest einer Steuerkette ist derart ausgebildet, dass zur Führung der Steuerkette zumindest zwei Führungselemente vorgesehen sind, die an unterschiedlichen Seiten der Steuerkette mit dieser in Kontakt kommen. Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem Steuertrieb, der zumindest eine Steuerkette, zumindest ein Antriebsrad und zumindest ein Abtriebsrad aufweist, weist eine derartige Gleitschiene auf.
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Ein wesentlicher Kern der Erfindung besteht somit darin, dass ein Schwingen der Steuerkette vermindert wird, da die Bewegungsfreiheit selbiger Steuerkette in mindestens zwei verschiedene Raumrichtungen durch die beiden Führungselemente eingeschränkt wird.
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Bevorzugt sind die zumindest zwei Führungselemente derart angeordnet, dass die Steuerkette zwischen den Führungselementen hindurch führbar ist. Durch die beidseitige Führung der Steuerkette durch die beiden einander gegenüberliegend angeordneten Führungselemente können insbesondere transversale Schwingungen wirksam vermieden werden.
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Eine weitere Verminderung der Reibung wird dadurch ermöglicht, dass zumindest ein Führungselement eine der Steuerkette zugewandte und in Kettenlaufrichtung der Steuerkette konvex gewölbte Führungsfläche aufweist.
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Damit die Gleitschiene dem Verlauf des Kettentrums auch bei unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten der Steuerkette und den davon abhängigen, verschieden stark ausgebildeten Schwingungen und veränderlichen Positionen eines Spannrades selbsttätig folgen kann, ist ein Drehlager vorgesehen, um das die Gleitschiene verschwenkbar gelagert ist.
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Dabei ist das Drehlager in einem von zwei Endbereichen der Gleitschiene angeordnet. Auf diese Weise wird der Endbereich mit dem Drehlager in Relation zu der Brennkraftmaschine fest positioniert, während der gegenüberliegende Endbereich dem Verlauf der Kette frei folgen kann.
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Kostengünstig herstellbar ist die erfindungsgemäße Gleitschiene, wenn die Gleitschiene mit den Führungselementen einstückig ausgebildet ist. Die Gleitschiene kann hierbei aus einem geeigneten metallischen Material und/oder einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.
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Da die möglichen Schwingungen der Steuerkette im Wesentlichen im Lostrum der Kette auftreten, ist die Gleitschiene auch dort angeordnet.
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In vorteilhafter Weise ist in Laufrichtung der Steuerkette nach der Gleitschiene eine Kettenspanneinrichtung angeordnet, um die Steuerkette in einer jeweils erforderlichen Spannung zu halten.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Gleitschiene einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zeigt; und
- 2 die Gleitschiene aus 1 in einem Steuertrieb einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in Wechselwirkung mit einer Steuerkette darstellt.
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Die 1 zeigt eine Gleitschiene 1 einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem ersten Führungselement 2 und einem zweiten Führungselement 3. Die beiden Führungselemente 2, 3 sind an einem Basisabschnitt 4 der Gleitschiene 1 derart angeordnet, dass in einem ersten Endbereich 5 der Gleitschiene 1 die Führungselemente 2, 3 über den Basisabschnitt 4 hinausragen. Im gegenüberliegenden Endbereich 6 der Gleitschiene 1 ist ein Drehlager 7 vorgesehen, um welches die Gleitschiene 1 schwenkbar an einem Motorblock einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) positioniert werden kann. Um Material und/oder Gewicht einzusparen, können an den Führungselementen 2, 3 an nicht einer Steuerkette zugewandten Seiten Ausnehmungen eingebracht sein.
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Die beiden Führungselemente 2, 3 weisen jeweils eine Führungsfläche 8 bzw. 9 auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass eine Steuerkette (siehe 2) zwischen diesen Führungsflächen 8, 9 hindurch führbar ist. Die Führungsflächen 8, 9 begrenzen somit in zwei unterschiedlichen, einander gegenüberliegenden Richtungen den Raum, innerhalb dessen die Steuerkette sich bewegen kann. Zusätzlich wird der Raum der freien Bewegung noch durch den Basisabschnitt 4 mit der zwischen den Führungselementen 2, 3 befindlichen Fläche begrenzt, die im Wesentlichen senkrecht zu den beiden Führungsflächen 8, 9 angeordnet ist.
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Die Führungsflächen 8, 9 sind ferner in Laufrichtung der geführten Steuerkette im Wesentlichen konvex gewölbt, so dass der Abstand der beiden Führungsflächen 8, 9 nicht konstant ist. Vielmehr ist der von den Führungsflächen 8, 9 gebildete Kanal bzw. Raum in den Endbereichen 5 und 6 der Gleitschiene etwas breiter als im mittleren Bereich. Durch den vergrößerten Eingangs- bzw. Ausgangsbereich ist der Verlauf der Steuerkette (11 aus 2) möglichst weich, d.h. eine Änderung der Laufrichtung der Steuerkette erfolgt mit größeren Radien bei den möglichen Schwenkstellungen der Gleitschiene 1.
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2 zeigt die Gleitschiene 1 aus 1 in einem Steuertrieb 10 einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eingesetzt. Der gesamte Steuertrieb 10 weist insgesamt drei einzelne Steuerketten auf: eine erste Steuerkette 11, eine zweite Steuerkette 12 und eine Primärkette 13. Die Primärkette 13 des dargestellten Ausführungsbeispiels wird in einem unteren Abschnitt 14 über eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben und läuft über eine an sich bekannte Spanneinrichtung 15 zu einem Abtriebsrad 16, das koaxial und in drehfester Wirkverbindung mit zwei Antriebsrädern 17 vorgesehen ist. Die Primärkette 13 läuft anschließend zurück zur Kurbelwelle. Während im Lostrum der Primärkette 13 die Spanneinrichtung 15 angeordnet ist, befindet sich in dem Zugtrum der Primärkette 13 eine fest angeordnete Führungsschiene 18 im Kontakt mit der Primärkette 13.
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Die beiden Steuerketten 12, 13 treiben jeweils zwei Abtriebsräder 19 und 20 bzw. 21 und 22 für insgesamt vier in dem Ausführungsbeispiel eines W-Motors vorgesehene Nockenwellen (nicht dargestellt) an. Die Laufrichtung entspricht der Laufrichtung des Primärtriebs mit der Primärkette 13, in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel also entgegen dem Uhrzeigersinn. In dem jeweiligen Zugtrum der beiden Steuerketten 11, 12 ist jeweils eine fest positionierte Führungsschiene 23 bzw. 24 angeordnet. Ferner befinden sich in den Lostrumen der beiden Steuerketten 11 bzw. 12 jeweils eine Spanneinrichtung 25 bzw. 26, die beispielsweise als hydraulische Spanner ausgebildet sein können. Die Spanneinrichtungen 25, 26 weisen jeweils einen Kipphebel 27 bzw. 28 auf, der mit einem Ende fest an dem Motorblock befestigt ist. An den jeweils freien Enden der Kipphebel 27, 28 sind Spannräder 29 bzw. 30 vorgesehen, die mit ihrem jeweiligen Zahnkranz mit den zugeordneten Steuerketten 11, 12 eingreifen. Aufgrund der eingesetzten Hydraulik halten die Spanneinrichtungen 25, 26 die Steuerketten 11, 12 auf einer vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängigen Spannung.
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Der wesentliche Unterschied zwischen dem Teilsteuertrieb mit der Steuerkette 11 und dem Teilsteuertrieb mit der Steuerkette 12 besteht darin, dass der Lostrum der Steuerkette 11 im Vergleich zum Lostrum der Steuerkette 12 deutlich länger ist. D.h. der freie Abstand zwischen dem Antriebsrad 17 und dem Spannrad 29, der von der Steuerkette 11 überwunden werden muss, fällt deutlich größer aus als der freie Abstand zwischen dem Antriebsrad 17 und dem Spannrad 30 für die Steuerkette 12.
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Aufgrund des größeren freien Abstandes könnte die Steuerkette 11 in eine transversale Schwingung gelangen. Zur Vermeidung bzw. Verminderung dieser Schwingung ist in dem Bereich des Lostrums der Steuerkette 11 die Gleitschiene 1 (siehe 1) angeordnet. Die Steuerkette 11 wird durch den Führungskanal der Gleitschiene 1 hindurch geführt und kann innerhalb der Gleitschiene 1 keine störende Schwingung aufbauen. Die freie Weglänge der Steuerkette 11 zwischen der Gleitschiene 1 und dem Spannrad 29 ist wiederum nicht hinreichend groß, damit sich dort eine Schwingung entwickeln kann. Somit wird aufgrund der beidseitigen Führung der Steuerkette 11 innerhalb des Führungskanals der Gleitschiene 1 eine transversale Schwingung wirksam vermindert bzw. ganz verhindert.
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Die Spanneinrichtung 25 hält in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine die Steuerkette 11 in dem erforderlichen gespannten Zustand. Hierdurch kann es zu einer Verschiebung der Position des Spannrades 29 in Relation zu dem Motorblock kommen, an dem die Spanneinrichtung 25 befestigt ist. Da die Gleitschiene 1 im Endbereich 6, also im Eingangsbereich der Steuerkette 11, frei schwenkbar gelagert ist, kann sich der Endbereich 5 der Gleitschiene 1, der einen Ausgangsbereich der Steuerkette 11 darstellt, in seiner Ausrichtung der veränderten Position des Spannrades 29 selbsttätig anpassen. Aufgrund der selbsttätigen Einstellung der Ausrichtung der Gleitschiene 1 erfolgt die Führung der Steuerkette 11 ohne eine zusätzliche Federkraft, die bei alternativen Führungsschienen gegebenenfalls erforderlich wäre und die auf jeden Fall die Reibung erhöhen würde. Die Steuerkette 11 wird daher in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine optimal, d.h. möglichst reibungsarm und beruhigt, geführt. Schließlich können durch die schwenkbar gelagerte Gleitschiene 1 Bauteiltoleranzen der Brennkraftmaschine, insbesondere des Kurbelgehäuses, des Zylinderkopfes, des Antriebsrades 17, der Spanneinrichtung 25, der Abtriebsräder 19, 20 für die Nockenwellen und/oder der Steuerkette 11 selbst, ausgeglichen werden.
