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Die Erfindung betrifft eine mit einem Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine zusammenwirkende Spannschiene oder Führungsschiene gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fertigstellung und Montage einer Spann- oder Führungsschiene eines Spannsystems nach Anspruch 10.
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Zugmitteltriebe mit formschlüssiger Kraftübertragung können als Kettentrieb oder als Zahnriementrieb ausgebildet sein. Derartige Zugmitteltriebe werden bei Brennkraftmaschinen für den Steuertrieb eingesetzt, wobei jeweils mindestens eine Nockenwelle über das Zugmittel von der Kurbelwelle angetrieben wird und dadurch die zugeordneten Gaswechselventile, d. h. Einlass- und Auslassventile, abhängig vom Drehwinkel der Kurbelwelle geöffnet und geschlossen werden. Dem Lasttrum des Zugmittels ist bevorzugt eine Führungsschiene und dem Leertrum des Zugmittels eine Spannschiene bzw. ein Spannsystem zugeordnet. Die Spann- oder Führungsschienen dienen dazu, das Zugmittel wie einen Riemen oder eine Kette zu spannen sowie zum Ausgleich von dynamischen und statischen Längenänderungen des Zugmittels. Üblicherweise schließt eine solche Schiene einen Tragkörper ein, auf dem ein Gleitbelag als separates Bauteil befestigt ist.
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Bekannte Spannschienen beinhalten einen Tragkörper aus Metall (
DE 30 49 106 A1 ) oder aus Kunststoff (
DE 37 06 136 A1 ) und einem Gleitbelag, der mit dem Tragkörper mittels einer Steck-, Klemm- oder Schnappverbindung verbunden ist. Aus der
DE 29 602 917 U1 ist eine zweiteilige Spann- oder Führungsschiene für einen Kettentrieb bekannt. Der Tragkörper und der Gleitbelag bilden getrennt vorgefertigte Baueinheiten, wobei der Gleitbelag mittels Formschlusselementen mechanisch mit dem Tragkörper verbunden ist. Der Gleitbelag greift mit einstückig angeformten Rastelementen und mit zwei Seitenwangen in entsprechende Ausschnitte des Tragkörpers ein. Eine weitere Spann- oder Führungsschiene ist aus der
DE 43 10 306 A1 bekannt. Der Tragkörper ist mit einem am Kettentrieb geführten Gleitelement kombiniert. Zum Festlegen des Gleitelements sind über die gesamte Längserstreckung in dem Tragkörper Schwalbenschwanznuten eingeformt, in die Formelemente des Gleitbelags formschlüssig eingreifen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Spannschiene oder Führungsschiene für einen Zugmitteltrieb anzugeben, bei der ein Gleitbelag kostengünstig und bauraumoptimiert sicher gehalten sowie einfach an dem Tragkörper montierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Die auf den Anspruch 1 rückbezogenen, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Spannschiene oder Führungsschiene eines Spannsystems einen Gleitbelag, der an einer auflaufenden Seite des Zugmittels an dem Tragkörper mittels eines Umgriffs befestigt ist. Der Umgriff ist als eine lösbare mechanische Verbindung gestaltet, mit der der Gleitbelag in Laufrichtung des Zugmittels an einer auflaufenden Seite des Zugmittels lokal an dem Tragkörper lagepositioniert wird. Ergänzend zu dem Umgriff weist der Tragkörper in Längsrichtung bzw. in Laufrichtung des Zugmittels zumindest ein Haltemittel auf, an dem der Gleitbelag verschiebbar gehalten und geführt ist.
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Während des Betriebszustandes sind Spann- und Führungsschienen erheblichen Temperaturdifferenzen ausgesetzt, wodurch sich eine Verformung der vorgegebenen Oberflächenkrümmung der Spannschiene aufgrund unterschiedlicher Längenausdehnungen zwischen Gleitbelag und Träger ergeben kann. Durch das erfindungsgemäße Festhalten des Gleitbelags an nur einer Stelle am Tragkörper besteht die Möglichkeit, dass sich der Gleitbelag auf der Oberfläche des Tragkörpers verschiebt.
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Die erfindungsgemäße Spann- oder Führungsschiene hat den Vorteil, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Gleitbelag und Tragkörper keinen Einfluss auf die geometrische Form eines der zusammenwirkenden Bauteile nehmen. Durch den nur an einer Stelle über den Umgriff an dem Tragkörper fixierten Gleitbelag ist der Gleitbelag ansonsten in Längsrichtung frei beweglich.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Befestigung kann sich der Gleitbelag nur in eine Richtung ausdehnen, da er rückwärtig, an einem Ende durch den Umgriff gesichert, lagepositioniert ist. Vorteilhaft erfordert das erfindungsgemäße Design daher keinen rückwärtigen Bauraum. Für eine Wärmedehnung und einen Toleranzausgleich aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen von Gleitbelag und Tragkörper ist folglich kein Bauraum notwendig, um einen Längenausgleich des Gleitbelags im Betriebszustand zu realisieren.
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Mit dem erfindungsgemäßen Umgriff kann eine Rücklaufsicherung realisiert werden. Weiterhin verhindert der Umgriff wirksam ein Abheben des Gleitbelags an der auflaufenden Seite des Zugmittels, die auch als Einlauf der Spannschiene oder Führungsschiene bezeichnet werden kann.
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Ergänzend zu einem endseitigen Umgriff schließt die Spann- oder Führungsschiene für den Gleitbelag ein spielbehaftetes Haltemittl ein, in bzw. an dem der Gleitbelag verschiebbar gehalten und geführt ist. Das auch als Transportsicherung zu bezeichnende Haltemittel verhindert bei einem Transport der vorgefertigten Spann- oder Führungsschiene ein Abheben des Gleitbelags. Außerdem gewährleistet das Haltemittel im Betriebszustand eine seitliche Führung des Gleitbelags.
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Durch den erfindungsgemäßen Umgriff kann eine gewünschte bauraumoptimierte Spann- oder Führungsschiene bereitgestellt werden, da bei der Montage eine Kollision mit der Umgebungskonstruktion unterbleibt. Folglich bietet die Erfindung eine Lösung, mit der Spann- oder Führungsschienen auf einen minimalen Platzbedarf auslegbar sind. Aufgrund einer vereinfachten Montage stellt sich außerdem ein Kostenvorteil ein.
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Zur schwenkbaren Lagerung der Spann- oder Führungsschiene schließt der Tragkörper eine Lagerbohrung ein, in die ein gehäusefester, beispielsweise mit einem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbundener Lagerbolzen eingepasst ist.
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Erfindungsgemäß wird der Umgriff bevorzugt durch einen endseitig abgewinkelten, der Lagerbohrung des Tragkörpers zugewandten Abschnitt des Gleitbelags gebildet, der eine Ausnehmung einschließt, in die im Einbauzustand ein Rasthaken oder Einhakelement des Tragkörpers eingreift, Ferner schließt die Erfindung zumindest ein Haltemittel ein, mit dem der Gleitbelag an dem von dem Umgriff abgewandten Endbereich spielbehaftet geführt ist. Dazu eignet sich insbesondere eine Steck- oder eine Schnappverbindung bzw. ein Rastelement, mit dem der Gleitbelag verliergesichert spielbehaftet sowohl gehalten als auch geführt ist. Vorzugsweise eignet sich als Haltemittel für den Gleitbelag, das gleichzeitig eine wirksame Transportsicherung bildet, wenigstens ein Ansatz oder Nocken, der spielbehaftet in eine langlochartige Führungsöffnung des Tragkörpers eingreift.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Tragkörper beidseitig Seitenwangen, die partiell oder über die Längserstreckung des Tragkörpers ein U-förmiges Profil bilden. Zumindest in einer Seitenwange ist eine langlochartige Führungsöffnung eingebracht, in die ein seitlicher Ansatz oder Nocken sowohl mit einem Höhen- als auch einem Längsspiel geführt ist. Alternativ dazu bietet es sich an, den Gleitbelag beidseitig in den Seitenwangen des Tragkörpers lose zu führen.
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Die erfindungsgemäße Spann- oder Führungsschiene umfasst vorzugsweise einen Tragkörper, der in Längsrichtung konvex gekrümmt verläuft und in Querrichtung eine ebene Aufnahme für den Gleitbelag bildet. Der Tragkörper ist mit einem Gleitbelag kombiniert, der bandartig mit einer dem Tragkörper entsprechenden Krümmung sowie mit der Ausnehmung in dem abgewinkelten Abschnitt vorgefertigt ist.
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Als Maßnahme zur Realisierung eines gewichtsoptimierten Tragkörpers ist dieser aus Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise Polyamid PA 66, hergestellt. Alternativ dazu kann der Tragkörper aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise spanlos aus einem Metallblech durch Biegeverformung oder aus Aluminiumdruckguss hergestellt werden. Als Werkstoff für den Gleitbelag eignet sich eine verschleißfeste Kunststoff-Spezifikation.
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Ein bevorzugter Einbau sieht vor, dass die schwenkbare Spann- oder Führungsschiene mit einem Spannmittel zusammenwirkt zur Bildung eines Spannsystems. Das Spannmittel ist versetzt zu der Drehachse der Spann- oder Führungsschiene gelenkig an dem Tragkörper gekoppelt. Über das hydraulisch oder mittels einer Federkraft wirkende Spannmittel kann die Spann- oder Führungsschiene beaufschlagt werden, um eine Stellkraft in Richtung des Zugmittels auszuüben, um das Zugmittel vorzuspannen.
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Gemäß Anspruch 10 ist zur Fertigstellung und Montage der erfindungsgemäßen Spann- oder Führungsschiene eines Spannsystems ein folgende Schritte einschließendes Verfahren vorgesehen. Zuerst erfolgt eine getrennte Herstellung von einem Tragkörper und einem Gleitbelag. Daran schließen sich Montageschritte an, um den Gleitbelag an dem Tragkörper zu befestigen. Zunächst wird der Gleitbelag dem Tragkörper zugeführt, wobei ein Einhakelement des Tragkörpers in eine endseitige Ausnehmung des Gleitbelags formschlüssig eingreift. Anschließend erfolgt ein Verschwenken des Gleitbelags in Richtung einer flächigen Anlage an dem Tragkörper, wobei in einer Endlage der Gleitbelag einerseits im Bereich einer Drehachse der Spannschiene über einen Umgriff lagefixiert und weiterhin über ein versetztes Haltemittel beispielsweise an einer Seitenwange des Tragkörpers spielbehaftet gehalten ist.
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Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Figurenbeschreibungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist. Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Dabei zeigt:
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1 in einer Seitenansicht ein Spannsystem bestehend aus einer schwenkbaren Spannschiene mit zugehörigem erfindungsgemäßen Gleitbelag sowie einem angelenkten Spannmittel;
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2 das Detail Z gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung, das einen Umgriff des Gleitbelags im Bereich einer Lagerbohrung des Tragkörpers zeigt;
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3 eine Ansicht in Pfeilrichtung auf den Umgriff gemäß 2; und
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4 bis 7 einzelne Montageschritte, um den Gleitbelag an dem Tragkörper zu befestigen.
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In 1 ist ein Spannsystem 1 gezeigt, das im eingebauten Zustand insbesondere einem als Steuertrieb bezeichneten Zugmitteltrieb (nicht gezeigt) einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist, bei dem ein endloses Zugmittel 2 ein Antriebsrad und mindestens ein Abtriebsrad verbindet, mit dem das Spannsystem 1 zusammenwirkt. Das Spannsystem 1 umfasst eine auch als Führungsschiene zu bezeichnende, um eine Drehachse 3 schwenkbar angeordnete Spannschiene 4, die einen Tragkörper 5 umfasst, der über einen Gleitbelag 6 an dem Zugmittel 2 abgestützt ist. An dem von der Drehachse 3 abgewandten Ende ist an dem Tragkörper 5 ein Spannmittel 7 gelenkig angekoppelt. Durch das druckmittelbetätigte oder mechanisch wirkende Spannmittel 7 wird im Betriebszustand des Zugmitteltriebs permanent eine Stellkraft auf das Zugmittel 2 ausgeübt. Der konvex gekrümmte Tragkörper 5 besteht im Wesentlichen aus einem vorzugsweise faserverstärkten Kunststoff und bildet an einem Ende eine Lagerbohrung 8, in die ein gehäusefester Lagerbolzen 9 eingesetzt ist, zur Bildung der Drehachse 3. Das ebenfalls dem Tragkörper 5 entsprechend gekrümmte Gleitelement 6 ist über einen Umgriff 10 an einer auflaufenden Seite des Zugmittels 2 im Bereich der Drehachse 3 an der Spannschiene 4 lagepositioniert. Den Umgriff 10 bildet ein endseitig abgewinkelter, der Lagerbohrung 8 des Tragkörpers 5 zugewandter Abschnitt 11 des Gleitbelags 6, der eine Ausnehmung 12 einschließt, in die ein insbesondere als Rasthaken ausgebildetes Einhakelement 13 des Tragkörpers 5 eingreift. Als Maßnahme, um ein Abheben des Gleitbelags 6 bei der Montage oder einem Transport zu unterbinden, ist ein Haltemittel 14 vorgesehen. Dazu ist an dem von dem Umgriff 10 abgewandten Endbereich der Gleitbelag 6 insbesondere über eine Schnappverbindung spielbehaftet an dem Tragkörper 5 gekoppelt. Ein seitlich einstückig mit dem Gleitbelag 6 verbundener Ansatz 15 greift dazu in eine langlochartige Führungsöffnung 16 einer Seitenwange 17 des Tragkörpers 5 ein. Zur Erreichung eines ausreichenden Freiheitsgrades ist der Ansatz 15 des Gleitbelags 6 sowohl mit einem Höhenspiel als auch mit einem Längsspiel in der Führungsöffnung 16 eingesetzt. Bevorzugt umfasst der Tragkörper 5 beidseitig Seitenwangen 17, die sich über die gesamte Länge des Tragkörpers 5 erstrecken oder partiell vorgesehen sind und die ein U-förmiges Profil bilden, in dem der Gleitbelag 6 seitlich geführt ist.
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Die 2 und 3 zeigen weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Befestigung des Gleitbelags 6 an dem Tragkörper 5. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung das Detail Z gemäß 1. In der 3 ist der vergrößerte Umgriff 10 in der Vorderansicht abgebildet. Der endseitige, weitestgehend rechtwinkelige Abschnitt 11 des Gleitbelags 6 ist großflächig an einer Stirnseite 18 des Tragkörpers 5 abgestützt, wodurch der Gleitbelag 6 exakt lagepositioniert ist. Zur sicheren Fixierung greift das Einhakelement 13 des Tragkörpers 5 in die lokale, als Öffnung ausgeführte Ausnehmung 12 des Gleitbelags 6. Aus der 3 sind weiterhin seitlich hochgestellte, zueinander beabstandete Borde 19a, 19b an einer Gleitfläche 20 des Gleitbelags 6 zu entnehmen, die für die Führung des Zugmittels 2 bestimmt sind.
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Die 4 bis 7 verdeutlichen die einzelnen Montageschritte, um den Gleitbelag 6 an dem Tragkörper 5 zu befestigen. Dazu sind die betreffenden Bauteile ausschnittsweise dargestellt. Die 4 zeigt den ersten Schritt, bei dem der abgewinkelte Abschnitt 11 des Gleitbelags 6 an das Einhakelement 13 des Tragkörpers 5 herangeführt ist. In 5 greift das Einhakelement 13 des Tragkörpers 5 formschlüssig in die Ausnehmung 12 des Gleitbelags 6. Anschließend erfolgt ein Verschwenken des Gleitbelags 6 in Richtung einer flächigen Anlage an den Tragkörper 5. Die 6 und 7 zeigen zwei Schwenkpositionen, bevor der Gleitbelag 6 die in 2 gezeigte Endlage einnimmt. In der Endlage ist der Gleitbelag 6 über den Umgriff 10 an der auflaufenden Seite des Zugmittels 2 der Spannschiene 2 lagefixiert sowie über das in 1 gezeigte Haltemittel 14 spielbehaftet gehalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannsystem
- 2
- Zugmittel
- 3
- Drehachse
- 4
- Spannschiene
- 5
- Tragkörper
- 6
- Gleitbelag
- 7
- Spannmittel
- 8
- Lagerbohrung
- 9
- Lagerbolzen
- 10
- Umgriff
- 11
- Abschnitt
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Einhakelement
- 14
- Haltemittel
- 15
- Ansatz
- 16
- Führungsöffnung
- 17
- Seitenwange
- 18
- Stirnseite
- 19a, 19b
- Bord
- 20
- Gleitfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3049106 A1 [0003]
- DE 3706136 A1 [0003]
- DE 29602917 U1 [0003]
- DE 4310306 A1 [0003]
