DE102013216806A1

DE102013216806A1 - Spann- oder Führungsschiene für einen Zugmitteltrieb an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013216806A1
Application number: DE102013216806.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-02-26
Also published as: WO2015024568A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spann- oder Führungsschiene für einen Zugmitteltrieb an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, mit zwei gegenüberliegenden Längsseiten (1, 2), wobei die erste Längsseite (1) eine Führungsbahn für ein Zugmittel des Zugmitteltriebs bildet und die zweite Längsseite (2) zur Erhöhung der Steifigkeit gegen Durchbiegung aufgrund einer an der Führungsbahn angreifenden Last zumindest abschnittsweise durch eine erste Versteifungsstruktur (5) verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Längsseiten (1, 2) außerhalb der neutralen Faser im Bereich der Zugspannung zumindest eine zweite Versteifungsstruktur (6) zumindest abschnittsweise vorgesehen ist, die beabstandet zur ersten Versteifungsstruktur (5) verläuft.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spann- oder Führungsschiene für einen Zugmitteltrieb an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Derartige Spann- oder Führungsschienen, wie beispielsweise in DE 10 2011 081 226 A1 gezeigt, weisen üblicherweise Versteifungsstrukturen zur Erhöhung der Biegesteifigkeit auf. In manchen Anwendungen, bei denen hohen Belastungen auftreten, müssen zur Erreichung einer ausreichenden Steifigkeit die Spann- oder Führungsschienen aus Werkstoffen mit höherer Festigkeit und/oder mit größeren Abmessungen kostenintensiv hergestellt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Spann- oder Führungsschiene der vorgenannten Art den Aufbau zur Erhöhung ihrer Biegesteifigkeit zu verbessern und kostengünstig zu gestalten.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es wird eine Spann- oder Führungsschiene vorgeschlagen, bei der zwischen ihren Längsseiten zur Erhöhung der Steifigkeit gegen Durchbiegung außerhalb der neutralen Faser im Bereich der Zugspannung neben einer ersten Versteifungsstruktur zumindest eine zweite Versteifungsstruktur zumindest abschnittsweise vorgesehen ist, die beabstandet zur ersten Versteifungsstruktur verläuft. Auf diese Weise kann die Schiene im vorgenannten Bereich durch eine zusätzliche in Längsrichtung verlaufende Versteifungsstruktur verstärkt und die Steifigkeit gezielt in der durch die Biegung hochbelasteten Zone weiter erhöht werden. Dadurch kann die Auslegung der Schiene hinsichtlich ihrer Steifigkeit, insbesondere in kritischen Fällen, optimiert werden. Hierdurch ist es insbesondere möglich, bei gleichbleibenden Bauteilabmessungen die Biegesteifigkeit der Schiene zu erhöhen. Außerdem können zur Herstellung kostengünstigere Werkstoffe verwendet werden. Ferner ist die Schiene bei gleichbleibender Steifigkeit mit reduzierten Bauteilabmessungen und reduziertem Gewicht kompakt ausführbar.
Alternativ können zwischen den Längsseiten im vorgenannten Bereich neben der ersten und der zweiten Versteifungsstruktur auch weitere beabstandet zueinander in Längsrichtung verlaufende Versteifungsstrukturen zumindest abschnittsweise vorgesehen sein.
Bevorzugt verläuft die zweite Versteifungsstruktur parallel zur ersten Versteifungsstruktur.
Es ist von Vorteil, wenn die zweite Versteifungsstruktur geringfügig beabstandet von der ersten Versteifungsstruktur verläuft.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verläuft die zweite Versteifungsstruktur in einem in Längsrichtung auf Höhe der Führungsbahn gelegenen mittigen Bereich.
Auf diese Weise ist es möglich, mit minimiertem Aufwand die Biegesteifigkeit gezielt in der durch die Biegung hochbelasteten Zone der Schiene außerhalb der neutralen Faser im Bereich der Zugspannung zu erhöhen.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Versteifungsstrukturen als Versteifungsrippen ausgeführt und durch im Vergleich zu diesen dünnwandigere Bereiche miteinander verbunden sind. Hierdurch sind die Versteifungsstrukturen besonders einfach herstellbar. Die Versteifungsstrukturen sind vorzugsweise mit gleicher Wandstärke ausgeführt. Alternativ können sie auch unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Spann- oder Führungsschiene durch Spritz- oder Druckgießen spanlos herstellbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die einzige Figur zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Spannschiene für einen nicht dargestellten Zugmitteltrieb für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs. Der Zugmitteltrieb ist dabei mit dem Verbrennungsmotor zusammenwirkend, insbesondere von diesem antreibbar, am Motorblock angeordnet. Die Spannschiene ist in Längsrichtung leicht gekrümmt mit zwei gegenüberliegenden Längsseiten 1, 2 ausgeführt. An ihrer leicht konvex gekrümmten ersten Längsseite 1 bildet die Spannschiene eine Führungsbahn für das Zugmittel des Zugmitteltriebs, beispielsweise eine Kette oder einen Riemen. An einem ersten stirnseitigen Ende ist die Spannschiene an einer ersten Abstützstelle 3 fahrzeugseitig, insbesondere am Motorblock oder einem benachbarten fahrzeugseitigen Bauteil, schwenkbar abstützbar. Hierzu ist ein als Durchgangsöffnung ausgeführtes Lagerauge vorgesehen, das einen Drehpunkt bildet, um den die Spannschiene in der Bildebene schwenkbar gelagert ist. An der zweiten Längsseite 2 ist im Bereich des zweiten stirnseitigen Endes der Spannschiene eine zweite Abstützstelle 4 für eine nicht dargestellte Spannvorrichtung zur Einstellung der Vorspannung des Zugmittels angeordnet. An der zweiten Abstützstelle 4 kann von der Spannvorrichtung eine Spannkraft zum Verschwenken der Spannschiene aufgebracht werden. Die Spannkraft muss dabei gegen die an der Führungsbahn der ersten Längsseite 1 im Kontakt mit dem Zugmittel eingeleitete Vorspannkraft des Zugmitteltriebs arbeiten. Hierbei wird die Spannschiene zwischen erster und zweiter Abstützstelle 3, 4 auf Durchbiegung aufgrund einer an der Führungsbahn der ersten Längsseite 1 quer zur Längsrichtung bzw. zur Schienenlängsachse angreifenden Last beansprucht.
Zur Erhöhung der Steifigkeit gegen die Durchbiegung weist die Spannschiene mehrere als Versteifungsrippen ausgebildete Versteifungsstrukturen 5, 6, 7, 8 auf. Diese sind vorzugsweise mit gleicher Wandstärke ausgeführt und durch im Vergleich zu diesen dünnwandigere Bereiche miteinander verbunden. Auf diese Weise sind die Versteifungsrippen und die dünnwandigere Bereiche besonders einfach durch Spritz- oder Druckgießen spanlos herstellbar.
Die zweite Längsseite 2 ist zur Erhöhung der Steifigkeit gegen Durchbiegung aufgrund der an der Führungsbahn angreifenden Last durch eine erste Versteifungsstruktur 5 verstärkt. Diese Verläuft im Randbereich über die gesamte Länge der zweiten Längsseite 2. Zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit ist zwischen den Längsseiten 1, 2 außerhalb der neutralen Faser im Bereich der bei Biegebeanspruchung auftretenden Zugspannung eine zweite Versteifungsstruktur 6 ausgebildet. Diese verläuft in Längsrichtung mit konstantem geringfügigem Abstand parallel zur ersten Versteifungsstruktur 5, d. h. ohne diese zu schneiden, zwischen der ersten Versteifungsstruktur 5 und der neutralen Faser. Die zweite Versteifungsstruktur 6 verläuft dabei zugleich parallel zur zweiten Längsseite 2. Im Bereich der Schienenmitte 9 zwischen den Längsseiten 1, 2 verläuft die neutrale Faser der Spannschiene, an der bei der oben beschriebenen Biegebeanspruchung der Spannschiene die Biegespannung null beträgt. Die Schienenmitte 9 ist dabei durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die zweite Versteifungsstruktur 6 kann so außerhalb der neutralen Faser im Bereich der Zugspannung zusätzlich zur ersten Versteifungsstruktur 5 angeordnet werden und die Spannschiene in diesem Bereich verstärken. Die zweite Versteifungsstruktur 6 ist dabei in einem in Längsrichtung mittigen Bereich zwischen den stirnseitigen Endbereichen der Spannschiene auf Höhe der Führungsbahn der ersten Längsseite 1 ausgebildet. Dieser Bereich liegt in der durch die Biegung hochbelasteten Zone der Spannschiene. Die Anmelderin hat in entsprechenden Versuchen festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung der zweiten Versteifungsstruktur 6 im vorgenannten Bereich die Steifigkeit der Spannschiene gegen Durchbiegung bei der oben beschriebenen Biegebeanspruchung um ca. 35% erhöht werden kann.
Weiterhin ist die erste Längsseite 1 durch eine dritte Versteifungsstruktur 7 verstärkt ausgeführt, die am Randbereich über die gesamte Länge der ersten Längsseite 1 verläuft. Zwischen der dritten Versteifungsstruktur 7 und der ersten Versteifungsstruktur 5 ist ein diese Versteifungsstrukturen 5, 7 verbindender und im Vergleich zu diesen dünnwandigerer Bereich ausgebildet, der durch eine schräg zu den Längsseiten 1, 2 verlaufende fachwerkartige Versteifungsstruktur 8 verstärkt ist. Dabei sind die erste Versteifungsstruktur 5 und die zweite Versteifungsstruktur 6 im Vergleich zur dritten Versteifungsstruktur 7 jeweils in ihrer Breite quer zu den Längsseiten 1, 2 deutlich schmaler ausgeführt. Hierbei weisen die erste Versteifungsstruktur 5 und die zweite Versteifungsstruktur 6 etwa die dieselbe Breite auf.
Die Spannschiene ist plattenförmig mit schmalen Randseiten und im Vergleich zu diesen breiteren Flachseiten ausgeführt. Die erste und die zweite Längsseite 1, 2 der Spannschiene werden dabei durch schmale Randseiten gebildet, während die Flachseiten die beiden weiteren Längsseiten der Spannschiene bilden. Die Spannschiene weist im Vergleich zu ihren Längseiten 1, 2 kurze stirnseitige Enden auf. Dabei ist die Spannschiene in montiertem Zustand an einer Flachseite dem Verbrennungsmotor zugewandt und an der anderen Flachseite von diesem abgewandt angeordnet. Die Spannschiene ist durch Spritz- oder Druckgießen, insbesondere in Kunststoff herstellbar. Sie ist dabei durch alleiniges Öffnen des Spritz- oder Druckgießwerkzeugs in seiner sogenannten Trennebene seiner Formhälften entformbar. Diese Trennebene wird als eine gedachte zur Bildebene parallele Ebene an der Spannschiene gebildet.
Die vorstehende Beschreibung gilt sinngemäß auch für eine Führungsschiene, die im Unterschied zu einer Spannschiene fahrzeugseitig starr befestigt ist.
Durch die Anordnung der zweiten Versteifungsstruktur ist es beispielsweise möglich, von einer in Aluminium ausgeführten Spann- oder Führungsschiene unter Beibehaltung der Bauteilabmessungen in eine Ausführung in Kunststoff, insbesondere in zweiteiliger Ausführung, zu wechseln.
Bezugszeichenliste

1: Längsseite
2: Längsseite
3: Abstützstelle
4: Abstützstelle
5: Versteifungsstruktur
6: Versteifungsstruktur
7: Versteifungsstruktur
8: Versteifungsstruktur
9: Schienenmitte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011081226 A1 [0002]

Claims

Spann- oder Führungsschiene für einen Zugmitteltrieb eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, mit zwei gegenüberliegenden Längsseiten (1, 2), wobei die erste Längsseite (1) eine Führungsbahn für ein Zugmittel des Zugmitteltriebs bildet und die zweite Längsseite (2) zur Erhöhung der Steifigkeit gegen Durchbiegung aufgrund einer an der Führungsbahn angreifenden Last zumindest abschnittsweise durch eine erste Versteifungsstruktur (5) verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Längsseiten (1, 2) außerhalb der neutralen Faser im Bereich der Zugspannung zumindest eine zweite Versteifungsstruktur (6) zumindest abschnittsweise vorgesehen ist, die beabstandet zur ersten Versteifungsstruktur (5) verläuft.
Spann- oder Führungsschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Versteifungsstruktur (6) parallel zur ersten Versteifungsstruktur (5) verläuft.
Spann- oder Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Versteifungsstruktur (6) geringfügig beabstandet von der ersten Versteifungsstruktur (5) verläuft.
Spann- oder Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Versteifungsstruktur (6) in einem in Längsrichtung auf Hohe der Führungsbahn gelegenen mittigen Bereich verläuft.
Spann- oder Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstrukturen (5, 6, 7, 8) als Versteifungsrippen ausgeführt und durch im Vergleich zu diesen dünnwandigere Bereiche miteinander verbunden sind.
Spann- oder Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spann- oder Führungsschiene durch Spritz- oder Druckgießen hergestellt ist.