DE102012220302B4

DE102012220302B4 - Reibleistungsreduzierte Schiene für Steuerkettentrieb

Info

Publication number: DE102012220302B4
Application number: DE102012220302.8A
Authority: DE
Inventors: Walter Reisinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: DE102012220302A1

Abstract

Schiene eines Kettentriebes einer Brennkraftmaschine mit einem Gleitelement (2), das eine einer Kette des Kettentriebs zugewandte Gleitfläche (3) aufweist, wobei die Gleitfläche (3) in einer Kettengleitrichtung eine Segmentierung aufweist und die Segmentierung durch in der Gleitfläche (3) verlaufende Nuten (4) gebildet ist, wobei die Nuten (4) V-förmig von einer Mittellinie (M) zu einem transversalen Randbereich der Gleitfläche (3) verlaufen, wobei sich die Nuten (4) von dem transversalen Randbereich hin zu der Mittellinie (M) erstrecken und wobei die Gleitfläche (3) an den transversalen Randbereichen mit Borden (8) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft Schienen eines Kettentriebes einer Brennkraftmaschine mit je einem Gleitelement, das eine der Kette zugewandte Gleitfläche aufweist, wobei die Gleitfläche in einer Kettengleitrichtung eine Segmentierung aufweist und die Segmentierung durch in der Gleitfläche verlaufende Nuten gebildet ist.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen von Kettentrieben bekannt. Diese werden für ein- oder mehrteilige Steuerketten zur Verbindung der Kurbelwelle mit der Nockenwelle verwendet und können somit für alle Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Die Kette des Kettentriebes wird über Führungsschienen geführt und über Spannschienen gespannt, so dass die Kette während des Betriebes stets die richtige Kettenvorspannung aufweist.
Die Gleitflächen der Führungs- und Spannschienen beeinflussen maßgeblich die Reibleistung und Geräuschbildung, welche durch den Kontakt der Kette des Kettentriebs mit der jeweiligen Schiene hervorgerufen wird.
Die Gleitflächen von Spannschienen und Führungsschienen für Kettentriebe (Steuertriebe) von Brennkraftmaschinen (Otto- und Dieselmotoren) weisen im Stand der Technik grundsätzlich eine leichte Krümmung auf. Die DE 10 2011 006 306 A1 beschreibt diesbezüglich ein Führungsbauteil aus Kunststoff zum Führen einer Endloskette eines Kettentriebes mit einer Führungsschiene mit T-förmigen Querschnitt, deren Gleitfläche konvex geformt ist. Durch den ständigen Kontakt der Kette des Kettentriebes und insbesondere deren Laschenstirnseiten zur Gleitfläche entstehen nicht unerhebliche und messbare Reibleistungsverluste.
Weiterer druckschriftlicher Stand der Technik im vorliegenden technischen Gebiet, welcher die eingangs beschriebenen Schienen widerspiegelt, ist in den Dokumenten DE 198 30 855 A1 , DE 10 2004 058 948 A1 , DE 10 2012 109 185 A1 und DE 10 2011 017 769 A1 offenbart.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, einen Kettentrieb bereitzustellen, bei dem die zwischen der Kette und der Schiene auftretende Reibleistung verringert wird. In speziellen Ausgestaltungen der Erfindung ist es ferner Aufgabe, die Reibleistungsverminderung darzustellen, ohne dass die Konstruktion akustische Nachteile gegenüber konvexen Gleitflächen gemäß dem Stand der Technik hätte.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1. Dabei ist vorgesehen, dass die Gleitfläche in einer Kettengleitrichtung eine Segmentierung aufweist und die Segmentierung durch in der Gleitfläche verlaufende Nuten gebildet ist. Als „Nuten“ ist hier jede Art von in Kettengleitrichtung wiederkehrender Vertiefung definiert, die sich durch die Oberfläche der Gleitfläche erstreckt und zur Kette hin offen ist.
Die Segmentierung der Gleitfläche bedingt eine Reduzierung der Kontaktfläche zwischen der Kette und der Schiene, durch welche die Reibleistung vermindert wird. Mithin verringert sich die von der Brennkraftmaschine für den Kettentrieb notwendige Leistung, so dass der Wirkungsgrad steigt und der Verbrauch an Kraftstoff sinkt.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Nuten V-förmig von einer Mittellinie zu einem transversalen Randbereich der Gleitfläche verlaufen, um das durch den Kettentrieb erzeugte Betriebsgeräusch zu reduzieren, wobei sich die Nuten von dem transversalen Randbereich hin zu der Mittellinie erstrecken und wobei die Gleitfläche an den transversalen Randbereichen mit Borden versehen ist. Durch die Segmentierung der Gleitfläche kann beim Auftreffen der Lasche der Kette des Kettentriebes auf das nachfolgende Segment der Gleitfläche eine Stoßanregung in der Schiene zu einem erhöhtem Geräuschniveau des Kettentriebes führen. Deshalb wurden im Stand der Technik insbesondere ebene Gleitflächen ohne Welligkeit beschrieben und als vorteilhaft anerkannt. Um die aus dem Stand der Technik bekannten Vorteile bei einer gleichzeitigen Reduzierung der Reibleistung weiter nutzen zu können, wird die Gleitfläche der Schiene erfindungsgemäß mit den V-förmigen Nuten versehen, über welche die Kette verläuft. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn der durch die V-förmigen Nuten eingeschlossene Winkel ein spitzer Winkel ist. Hierdurch trifft die Lasche der Kette des Kettentriebes entsprechend in einem spitzen Winkel auf das jeweilige Segment der Gleitfläche auf, wodurch die Stoßanregung und somit die Geräuschentwicklung reduziert wird.
Ein weiterer Vorteil der spitzwinklig ausgebildeten bzw. verlaufenden Segmentierung ist, dass die Gleitfläche gezielt mit Spritzöl versorgt wird und der Schmierstoff innerhalb der Nuten bis zu dem Bereich läuft, in dem die Kette mit der Gleitfläche in Kontakt kommt. Es entsteht ein hydrodynamischer Schmierfilm zwischen der Gleitfläche und der Lasche der Kette des Kettentriebes. Das gezielte Schmieren mittels Spritzöl auf der Gleitfläche durch die darin eingebrachten Nuten verhindert eine Mischreibung und begünstigt ferner eine weitere Reduzierung der Reibleistung und Stoßanregung.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die von der Gleitfläche zu der Kette weisenden Ränder der Nuten eine Rundung oder eine Phase aufweisen. Eine derartige Rundung ist vorzugsweise als R1 ausgebildet, eine solche Phase vorzugsweise im spitzen Winkel ausgeführt. Die Abrundung beziehungsweise Anphasung der Auftreffkante der Kette auf der Segmentierung der Gleitfläche begünstigt ebenfalls das Einbringen des Schmieröls in den Kontaktbereich und mithin die Verringerung der Reibleisung und Geräuschentwicklung.
In einer weiterführenden Ausbildung ist die Schiene mehrteilig ausgebildet, wobei zusätzlich zum Gleitelement ein das Gleitelement tragender Trageköper vorgesehen ist. Bevorzugt ist eine zweiteilige Ausführung der Schiene mit einem Tragekörper aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) mit daran befestigtem Gleitelement, das die Gleitfläche bildet. Das Gleitelement kann beispielsweise aus Polyamid gebildet sein.
In einer günstigen Ausführung ist der Tragkörper mit einem Hohlraum ausgebildet, indem eine Elastomerbefüllung eingebracht werden kann. Hierdurch wird eine höhere Materialdämpfung erzeugt, die ebenfalls geräuschvermindernd wirkt.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 die erfindungsgemäße Schiene in einer perspektivischen Ansicht;
2 die Schiene aus 1 in einer Draufsicht auf die Gleitfläche; und
3 eine Schnittansicht der Schiene auf 2 entlang der Schnittkannte B-B.

Die Wiedergabe der erfindungsgemäßen Schiene in den Figuren erfolgt beispielhaft schematisch. In 1 ist die Schiene 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei sie aus einem Gleitelement 2 und einem das Gleitelement 2 tragenden Tragkörper 5 gebildet ist. In dem Tragkörper 5 sind Queröffnungen 9 vorgesehen, die beispielsweise als Lagerung der Schiene 1 dienen können, wobei als Lagermittel ein Zapfen verwendet wird. Der Tragkörper 5 ist aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet und weist in 3 dargestellte Hohlräume 10 auf, in denen eine Elastomerbefüllung zur Reduzierung der Geräuschbildung durch Erhöhung der Eigendämpfung eingebracht sein kann.
2 zeigt die erfindungsgemäße Schiene 1 in einer Draufsicht auf die Gleitfläche 3 des Gleitelements 2. Auf der Gleitfläche 3 läuft in Kettengleitrichtung entlang der Mittellinie M die Kette (nicht gezeigt) einer Brennkraftmaschine und wird bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Schiene als Führungsschiene hierauf geführt, bei einer Ausführung der erfindungsgemäßen Schiene als Spannschiene hierdurch gespannt. Die Gleitfläche 3 weist in Kettengleitrichtung eine Segmentierung auf, die durch Nuten 4 gebildet ist. Die Nuten 4 erstrecken sich ausgehend von der Mittellinie M in einem vorbestimmten Winkel zu der Kettengleitrichtung zu einem transversalen Randbereich der Schiene 1. In der gezeigten vorteilhaften Ausführung sind die Nuten 4 V-förmig, wobei die Spitze des V auf der Mittellinie M angeordnet ist und die Enden der Schenkel des V im eingebauten Zustand nach unten weisen, so dass das aufgenommene Spritzöl durch die Schwerkraft zu den transversalen Rändern läuft. Der durch die V-förmigen Nuten 4 eingeschlossene Winkel α ist erfindungsgemäß ein spitzer Winkel. In der dargestellten Ausführung sind ferner die Kanten bzw. Ränder der Nuten 4, entlang derer die Kette auf der Gleitfläche 3 verläuft, bzw. auf welche die Kette bei dem Übergleiten der Gleitfläche 3 aufschlägt, mit einer Rundung R1 versehen. Alternativ kann auch eine Phase, vorzugsweise im spitzen Winkel an den Nutenrändern vorgesehen werden, wodurch - wie auch bei der Rundung R1 - die Stoßanregung zwischen Kettenglied und Schiene 1 bzw. Gleitfläche 3 auf ein Minimum verringert ist. Die durch die Nuten 4 gebildete Segmentierung der Gleitfläche 3 verläuft über die gesamte Länge der Gleitfläche 4 der Schiene 1.
3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B aus 2. Die aus Tragkörper 5 und Gleitelement 2 gebildete Schiene bietet für die Aufnahme der Kette die Gleitfläche 3, welche an den transversalen Randbereichen mit Borden 8 versehen ist, um die Kette innerhalb der Gleitfläche 3 zu führen. Die Gleitfläche 3 selbst umfasst die in 2 gezeigten Nuten 4 mit ihrer den Winkel α einnehmenden Erstreckung von dem transversalen Randbereich hin zu der Mittellinie. Auch ist noch einmal die Rundung R1 der Ränder der Nuten 4 gekennzeichnet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise kann, wie beschrieben, anstelle der Rundung der Ränder der Nuten eine Phase mit spitzem Winkel verwendet werden, um die Stoßanregung zwischen Kette des Kettentriebs und Gleitfläche bzw. Schiene zu minimalisieren.

Claims

Schiene eines Kettentriebes einer Brennkraftmaschine mit einem Gleitelement (2), das eine einer Kette des Kettentriebs zugewandte Gleitfläche (3) aufweist, wobei die Gleitfläche (3) in einer Kettengleitrichtung eine Segmentierung aufweist und die Segmentierung durch in der Gleitfläche (3) verlaufende Nuten (4) gebildet ist, wobei die Nuten (4) V-förmig von einer Mittellinie (M) zu einem transversalen Randbereich der Gleitfläche (3) verlaufen, wobei sich die Nuten (4) von dem transversalen Randbereich hin zu der Mittellinie (M) erstrecken und wobei die Gleitfläche (3) an den transversalen Randbereichen mit Borden (8) versehen ist.
Schiene nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die V-förmigen Nuten (4) eingeschlossene Winkel (a) ein spitzer Winkel ist.
Schiene nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Gleitfläche (3) zu der Kette weisende Ränder der Nuten (4) eine Rundung oder eine Phase aufweisen.
Schiene nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase einen spitzen Winkel aufweist.
Schiene nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung eine Größe von R1 aufweist.
Schiene nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrteilig ausgebildet ist, wobei zusätzlich zum Gleitelement (2) ein das Gleitelement (2) tragender Tragkörper (5) vorgesehen ist.
Schiene nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (5) aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
Schiene nach einem der vorigen Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (5) mindestens einen Hohlraum (10) aufweist, in den eine Elastomerbefüllung eingebracht ist.
Schiene nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentierung in Kettengleitrichtung über die gesamte Länge der Gleitfläche (3) der Schiene (1) vorgesehen ist.