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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kettenspannerhebel, die mit einer um mehrere Kettenräder herum geschlungenen Kette in Kontakt treten, um Spannung auf diese aufzubringen.
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2. Einschlägiger Stand der Technik
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Bei einer typischen Kraftübertragungsvorrichtung, die Kraft über eine Kette überträgt, wird ein Kettenspannerhebel zum Aufbringen einer angemessenen Spannung auf eine Kette in Zusammenwirkung mit einer hydraulischen Spanneinrichtung oder dergleichen unter Kontaktierung der Kette verwendet.
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Wenn jedoch eine Führungsbahn der Kette durch den Spannhebel nicht korrekt vorgegeben wird, erfährt die Kette wiederholt Zwangsverlagerungs-Änderungen bzw. Schwankungen, und infolgedessen schlägt bzw. klappert die Kette, wobei dies zu einer Verminderung der Lebensdauer sowie zu einem Anstieg von Vibrationsgeräuschen führt.
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Zum Lösen dieses Problems offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP 7-035 207 A eine Technik zum Verhindern einer Zwangsverlagerungs-Änderung in der Nähe einer Grenzfläche zwischen einer gekrümmten Führungsbahn mit einem Krümmungsradius R und einer linearen Führungsbahn, die zusammen eine Führungsbahn einer Kettenkontaktfläche einer Kettenführung (eines Spannhebels) bilden, indem die der gekrümmten Führungsbahn benachbarte lineare Führungsbahn auf einer geraden Linie gebildet wird, die man erhält, indem eine Tangente an einem Endpunkt der gekrümmten Führungsbahn zumindest um eine vorbestimmte Distanz parallel in einer Richtung bewegt wird, die von einem Krümmungszentrum der gekrümmten Führungsbahn weg führt.
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Wie in der
JP 7-035 207 A angegeben, ist eine gekrümmte Führungsbahn eines Spannhebels, der mit einer Kette in Kontakt tritt, häufig mit einem Kreisbogen gebildet. Wenn eine Vergrößerung in der Länge eines Kettenkontaktbereichs erforderlich ist, wird somit die gekrümmte Führungsbahn durch Verbinden von mehreren Kreisbogenabschnitten unter Verwendung von Tangenten gebildet. Dabei ändert sich eine durch eine Zwangsverlagerungs-Änderung der Kette erzeugte Trägheitskraft in diskontinuierlicher Weise, und infolgedessen kann es zu einem Klappern der Kette kommen, wobei dies zu steigenden Vibrationsgeräuschen führt.
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Aus der
DE 198 29 439 C1 ist eine Schiene für einen Kettentrieb, insbesondere einen Aggregateantrieb bei Brennkraftmaschinen bekannt, wobei eine zwischen beabstandeten Kettenrädern der Führung und/oder dem Spannen der Kette dienende Schiene zumindest abschnittsweise einen stetigen Krümmungsverlauf aufweist. Dort ist vorgesehen, dass der stetige Krümmungsverlauf mittels eines Teilabschnittes einer Klothoide gebildet ist, deren Krümmungsradius über einen in Abhängigkeit des Achsabstandes der Kettenräder bestimmten Proportionalitätsfaktor wählbar ist. Insbesondere ist bei der herkömmlichen Konstruktion vorgesehen, dass jede Führungsschiene zwischen den Kettenrädern in ihrem stetigen Krümmungsverlauf nach einem ursprungsnahen Teilabschnitt einer Klothoide im ersten oder dritten Quadranten gebildet ist, deren Krümmungsradius mit einer speziellen dort angegebenen Formel berechenbar ist. Bei einer derartigen Klothoide handelt es sich um eine Kurvenform, bei der der Krümmungsradius im Krümmungsverlauf kontinuierlich kleiner wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend geschilderten Umstände erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Kettenspannerhebels, mit dem eine durch eine Zwangsverlagerungs-Änderung einer Kette erzeugte Trägheitskraft gleichmäßig verändert werden kann, so dass Klappergeräusche der Kette unterdrückt werden können.
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Gemäß der Erfindung wird ein Kettenspannerhebel angegeben, der mit einer um ein Kurbelwellen-Kettenrad sowie ein Nockenwellen-Kettenrad eines Motors herum geschlungenen Steuerkette in Kontakt tritt, um eine Spannung auf diese aufzubringen, wobei eine Kettenführungsfläche des Kettenspannerhebels, die in Längsrichtung des Kettenspannerhebels derart ausgebildet ist, dass im Betrieb die Steuerkette an dem Kettenspannerhebel entlang gleiten kann, eine Formgebung aufweist, die aus einer Evolventenkurve mit einem Krümmungsradius gebildet ist, der von dem Kurbelwellen-Kettenrad zu dem Nockenwellen-Kettenrad kontinuierlich größer wird.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kettenspannerhebels ist vorgesehen, dass der Kettenspannerhebel an dem einen Ende schwenkbar gehaltert ist und an dem anderen Ende mittels einer Spanneinrichtung mit einer Drehbewegung zum Spannen der Steuerkette beaufschlagbar ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Frontansicht zur Erläuterung einer Steuerkette eines Motors;
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2 eine Draufsicht auf einen Kettenspannerhebel; und
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3 eine Ansicht zur Erläuterung einer gekrümmten Führungsbahn einer Kettenführungsfläche.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Steuerkette eines Motors 1, bei dem das Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Bei diesem Beispiel handelt es sich bei dem Motor 1 um einen Boxermotor, der in zwei Zylinderblöcke 2 in einer linken und einer rechten Zylinderbank (wobei eine rechte Seite und eine linke Seite in 1 der linken Zylinderbank bzw. der rechten Zylinderbank entsprechen) zentriert auf eine Kurbelwelle 1a separiert ist.
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Ein Kurbelwellen-Kettenrad 3 ist auf der Kurbelwelle 1a des Motors 1 angebracht, und eine Steuerkette 8 ist um das Kurbelwellen-Kettenrad 3, Nockenwellen-Kettenräder 4L und 5L, die jeweils an einer Eingangsnockenwelle und einer Ausgangsnockenwelle der linken Zylinderbank angebracht sind, und um Nockenwellen-Kettenräder 6R und 7R, die jeweils an einer Eingangsnockenwelle und einer Ausgangsnockenwelle der rechten Zylinderbank angebracht sind, herum geschlungen. Eine Rotation der Kurbelwelle 1a (einer Antriebswelle) wird durch die Steuerkette 8 auf die linken und rechten Nockenwellen (angetriebene Wellen) übertragen.
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Ferner sind Kettenspannerhebel 10, die dazu ausgebildet sind, durch hydraulische Spanneinrichtungen 9 in Kontakt mit der Steuerkette 8 gedrückt zu werden, sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite von dem Kurbelwellen-Kettenrad 3 angeordnet.
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Die Kettenspannerhebel 10 bringen Spannung auf die Steuerkette 8 auf, führen eine Bewegungsbahn der Steuerkette 8 und verhindern Klappergeräusche der Steuerkette 8. Die eine Endseite jedes Kettenspannerhebels 10 ist durch den entsprechenden Zylinderblock 2 frei schwenkbar gelagert.
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Bei dem vorliegenden Beispiel sind Kettenspannerhebel 10 an zwei Stellen angeordnet, nämlich zwischen dem eingangsseitigen Nockenwellen-Kettenrad 4L der linken Zylinderbank und dem Kurbelwellen-Kettenrad 3 sowie zwischen dem ausgangsseitigen Nockenwellen-Kettenrad 7R der rechten Zylinderbank und dem Kurbelwellen-Kettenrad 3.
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Feststehende Führungen 11, die entlang vorbestimmter Kettenführungsbahnen mit der Steuerkette 8 in Kontakt stehen, sind jeweils zwischen dem ausgangsseitigen Nockenwellen-Kettenrad 5L der linken Zylinderbank und dem Kurbelwellen-Kettenrad 3 sowie zwischen dem eingangsseitigen Nockenwellen-Kettenrad 6R der rechten Zylinderbank und dem Kurbelwellen-Kettenrad 3 angeordnet.
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Insbesondere weist der Kettenspannerhebel 10, wie in 2 gezeigt, einen plattenförmigen Hebelhauptkörper 10a mit einer im Längsschnitt langgestreckten, gekrümmten Formgebung auf. An dem einen Ende des Hebelhauptkörpers 10a in Längsrichtung ist eine Erhebung 10b zum Einsetzen eines Bolzen oder dergleichen zur schwenkbaren Halterung des Kettenspannerhebels 10 an dem Zylinderblock 2 vorgesehen.
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An dem anderen Ende des Hebelhauptkörpers 10a, das von dem Erhebungsbereich 10b abgelegen ist, wird ein Kolbenkontakt 10c vorgesehen, der von einem Kolben der hydraulischen Spanneinrichtung 9 zu kontaktieren ist.
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Ferner ist eine Kettenführungsfläche 10d, an der die Steuerkette 8 in Hebellängsrichtung entlanggleitet, an einer Außenseite der Krümmungsform des Hebelhauptkörpers 10a gebildet.
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Eine Seitenwand 10e, die die Steuerkette 8 in Breitenrichtung einklemmt, um eine Verlagerung der Steuerkette 8 zu verhindern, steht von beiden Seiten der Kettenführungsfläche 10d in der Nähe der Erhebung 10b senkrecht weg.
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Die beiden Kettenspannerhebel 10, die auf der linken und der rechten Seite von dem Kurbelwellen-Kettenrad 3 angeordnet werden, sind jeweils in Positionen angeordnet, die um eine Kurbelwellenachse relativ zueinander um im Wesentlichen 180° gedreht sind, so dass die hydraulischen Spanneinrichtungen 9 (die Kolbenkontaktbereiche 10c) auf der Seite des Kurbelwellen-Kettenrads 3 angeordnet sind.
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Dabei ist die Kettenkontaktfläche 10d derart ausgebildet, dass im Längsschnitt betrachtet in einem Hauptbereich derselben, der sich von einem Ende in der Nähe der Erhebung 10b bis zu einem Ende in der Nähe des Kolbenkontakts 10c erstreckt, eine gekrümmte Führungsbahn ausgebildet ist, an der die Steuerkette 8 in der Kettenlaufrichtung entlanggleiten kann und die einen sich kontinuierlich ändernden Krümmungsradius aufweist. Wenn eine durch eine Evolvente eines Kreises beschriebene Evolventenkurve als Kurve verwendet wird, die die gekrümmte Führungsbahn der Kettenführungsfläche 10d bildet, wird die Kettenführungsfläche 10d derart gebildet, dass eine Distanz zwischen einem Punkt auf der Kurve und einem Berührungspunkt mit einem Basiskreis (Länge einer Tangente; Krümmungsradius) von dem Kurbelwellen-Kettenrad 3 in Richtung auf die Nockenwellen-Kettenräder 4L und 7L (von einem dem Kolbenkontaktbereich 10c gegenüberliegenden Ende in Richtung auf ein dem Erhebungsbereich 10b gegenüberliegendes Ende) kontinuierlich größer wird.
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Durch Ausbilden der Formgebung der Kettenführungsfläche 10d in einer derartigen Weise, dass diese mit der sich bewegenden Kette 8 in Kontakt tritt, sowie durch das Ausbilden der Kettenführungsfläche 10d, im Längsschnitt betrachtet, mittels einer solchen Evolventenkurve, kann ein diskontinuierliches Ändern einer Trägheitskraft der Kette 8 verhindert werden, wenn sich die Steuerkette 8 an der gekrümmten Fläche entlangbewegt.
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Infolgedessen kann eine auslösende Kraft, die ein Klappern der Kette verursacht, im Vergleich zu einem herkömmlichen Kettenspannerhebel reduziert werden, bei dem die Kettenführungsfläche durch Verbinden von mehreren Kreisbogenabschnitten gebildet ist.
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Genauer gesagt kann, gemäß der Darstellung in 3, bei Vorgabe eines Kreises mit einem Radius a mit Zentrum in dem Ursprung O einer XY-Ebene als Basiskreis der Evolventenkurve ein Punkt P(x, y) auf der Evolventenkurve mit einem Punkt (a, 0) als Ausgangspunkt durch die nachfolgenden Ausdrücke unter Verwendung eines zentralen Winkels θ ausgedrückt werden. x = a(cosθ + θ × sinθ) y = a(sinθ – θ × cosθ).
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Eine Distanz (der Krümmungsradius) R zwischen einem Schnittpunkt C (a × cosθ, a × sinθ) einer Tangente, die von dem Punkt P(x, y) auf der Kurve zu dem Basiskreis gezogen wird, und dem Punkt P(x, y) kann durch eine Länge a eines Kreisbogens mit dem zentralen Winkel θ des Basiskreises multipliziert mit θ beschrieben werden.
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Die Trägheitskraft, die durch eine Zwangsverlagerungs-Änderung der Kette erzeugt wird, kann auf der Basis einer zeitlichen Änderung bei der Verlagerung – definiert durch die Distanz R – oder mit anderen Worten auf der Basis einer zeitlichen Änderung bei dem zentralen Winkel θ bestimmt werden.
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Durch das Ausbilden der Formgebung der Kettenführungsfläche 10d bei Betrachtung im Längsschnitt aus der Evolventenkurve mit dem Krümmungsradius R, die sich in Abhängigkeit von dem zentralen Winkel θ kontinuierlich ändert, kann somit eine diskontinuierliche Änderung in der Trägheitskraft aufgrund der Zwangsverlagerungs-Änderung der Kette 8 vermindert werden.
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Somit kann eine auf die Steuerkette 8 und den Kettenspannerhebel 10 ausgeübte, Vibrationen hervorrufende Kraft reduziert werden, und infolgedessen können Klappergeräusche der Kette unterdrückt werden. Somit wird bei diesem Beispiel eine diskontinuierliche Änderung der Trägheitskraft der Kette dadurch verhindert, dass die Kettenführungsfläche 10d des Kettenspannerhebels 10 aus einer Kurve mit einem sich kontinuierlich ändernden Krümmungsradius gebildet wird. Infolgedessen kann die Vibrationskraft reduziert werden, die ein Klappern der Kette verursacht.
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Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei einer Steuerkette eines Motors, kann die von dem Kettenspannerhebel auf den Zylinderblock übertragene, Vibrationen hervorrufende Kraft reduziert werden, so dass eine Reduzierung des in einen Fahrgastraum abgegebenen Motorgeräuschs sowie eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz als Resultat einer reduzierten Reibung erzielt werden können.
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Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung bei einem bestehenden Kettenspannerhebel angewendet werden, indem einfach die Ausbildung der Kettenführungsfläche in ihrer Formgebung modifiziert wird, so dass hiermit Kostenanstiege ohne Beeinträchtigung der Produktivität auf ein Minimum reduziert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 1a
- Kurbelwelle
- 2
- Zylinderblock
- 3
- Kurbelwellen-Kettenrad
- 4L
- Nockenwellen-Kettenrad
- 5L
- Nockenwellen-Kettenrad
- 6R
- Nockenwellen-Kettenrad
- 7R
- Nockenwellen-Kettenrad
- 8
- Steuerkette
- 9
- hydraulische Spanneinrichtung
- 10
- Kettenspannerhebel
- 10a
- Hebelhauptkörper
- 10b
- Erhebung
- 10c
- Kolbenkontakt
- 10d
- Kettenführungsfläche
- 10e
- Seitenwand
- 11
- feststehende Führungen
