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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spann- oder Führungsschiene für ein Endlostreibmittel, insbesondere eine Steuerkette eines Verbrennungsmotors, mit einem Gleitbelag zum Führen des Endlostreibmittels und mit einem Kanal.
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Derartige Spann- oder Führungsschienen werden im Allgemeinen in Kettentrieben eingesetzt. Die Führungsschienen dienen dazu, das Endlostreibmittel, insbesondere die Steuerkette, im Lasttrum des Kettentriebs in einer bestimmten Lage zu führen. Das Endlostreibmittel, bzw. die Steuerkette, muss während des Betriebs unter einer definierten Spannung gehalten werden. Hierzu werden Spannvorrichtungen eingesetzt, beispielsweise schwenkbar gelagerte Spannschienen, die mittels eines Kettenspanners gegen die Steuerkette gedrückt werden, um die Steuerkette mit einer definierten Spannung vorzuspannen. Zusätzlich werden durch die Spannschienen bzw. Spannvorrichtungen Herstellungstoleranzen und eine beim längeren Gebrauch auftretende Längung des Endlostreibmittels ausgeglichen. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist dabei die Nutzung in Verbrennungsmotoren, insbesondere bei Steuerkettentrieben zum Antreiben einer oder mehrerer Nockenwellen mittels einer Steuerkette. Der Einsatz in Verbrennungsmotoren stellt dabei hohe Anforderungen sowohl an die Festigkeit der Schienen als auch die Gleit- und Führungseigenschaften im Kontaktbereich zur Steuerkette. In modernen Verbrennungsmotoren treten in manchen Steuerkettentrieben aufgrund der dynamischen Belastung sehr hohe Kettenkräfte auf, die sowohl die Steuerkette als auch andere Komponenten des Kettentriebs schädigen können. Während im Lostrum die federnde Lagerung der Spannvorrichtung eine Dämpfung der dynamischen Kettenkräfte ermöglicht, steht die Führungsschiene im Lasttrum unter einer sehr hohen Belastung. Daher können herkömmliche Führungsschienen aufgrund der hohen Kettenkräfte und der großen Dynamik brechen, was zu einem Ausfall des Kettentriebs und oftmals zu einer substantiellen Schädigung des Verbrennungsmotors führt. Darüber hinaus sind Spann- oder Führungsschienen Massenprodukte für die Automobilindustrie, bei denen im Hinblick auf die hohe Stückzahlen kontinuierlich eine betriebswirtschaftliche Notwendigkeit besteht, eingesetzte Materialien und Konstruktionen durch verbesserte Produkte und Konzepte zu ersetzen. Verbrennungsmotoren sind in den letzten Jahren immer komplexer geworden mit einer rapide angestiegenen Zahl von Nebenaggregaten und miteinander vernetzten Bauteilen, was zu immer komplizierteren Motorkonstruktionen mit einer deutlich vergrößerten Anzahl von Funktionselementen und Bauteilen geführt hat, die auf immer kleiner werdenden Bauräumen untergebracht werden müssen. Um der gestiegenen Komplexität moderner Motorkonstruktionen bei einem reduzierten Motorbauraum gerecht zu werden, ist es auch bekannt Spann-oder Führungsschienen mit einem Installationskanal zu versehen.
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Eine derartige Spann- oder Führungsschiene ist aus der
EP 1 561 968 A1 bekannt. Diese Spann- oder Führungsschiene umfasst einen Tragkörper und einen an das Endlostreibmittel andrückbaren Gleitbelag. In dem Tragkörper ist ein von dem Gleitbelag wirkungsunabhängiger Installationskanal ausgebildet, der an seine Umfangsfläche geschlossen ist und dessen Wandung durch den Tragkörper gebildet ist. Die Spann- oder Führungsschiene besteht vorzugsweise aus Kunststoff, für den Tragkörper kann auch ein faserverstärkter Thermoplastwerkstoff eingesetzt werden. Zur Erhöhung der Festigkeit der Spann- oder Führungsschiene kann der Tragkörper als Fachwerkkonstruktion ausgebildet sein. Der Tragkörper und der Gleitbelag können beispielsweise in einem Zwei-Komponenten-Spritzverfahren hergestellt werden.
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Nachteilig an dieser Spann- oder Führungsschiene ist, dass sie werkzeugtechnisch sehr aufwendig ist. Zudem ist die Belastbarkeit dieser Spann- oder Führungsschienen begrenzt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spann- oder Führungsschiene bereitzustellen, die einfach herstellbar ist und höheren Belastungen standhalten kann.
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Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gleitbelag durch zwei in Längsrichtung verlaufende metallische Verstärkungsträger verstärkt ist und der Kanal zwischen den zwei Verstärkungsträger und dem Gleitbelag ausgebildet ist und eine durchgehende Führungsfläche aufweist.
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Der Gleitbelag muss daher hauptsächlich gute Gleiteigenschaften zur Führung des Endlostreibmittels, beispielsweise der Steuerkette, aufweisen, die metallischen Verstärkungsträger sorgen für die notwendige Stabilität der Spann- oder Führungsschiene. Die erfindungsgemäße Spann- oder Führungsschiene ist daher einfach herstellbar und durch die metallischen Verstärkungsträger hoch belastbar. Im Vergleich zur bekannten Kunststoffschiene kann gleiche Belastbarkeit bei geringerem Bauraum realisiert werden. Die Verstärkungsträger sind beabstandet zueinander angeordnet und erstrecken sich vorzugsweise an der Unterseite des Gleitbelags nach außen, sodass der Kanal durch die durchgehende Führungsfläche und die beiden Innenseiten der Verstärkungsträger ausgebildet und somit an drei Seiten geschlossen ist. Der Kanal kann beispielsweise als Führung für einen Ölpeilstab dienen, der dann entlang der Führungsfläche einfach in die Ölwanne eingeführt werden kann.
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Gemäß einer Variante kann vorgesehen sein, dass die durchgehende Führungsfläche an einer Unterseite des Gleitbelags ausgeformt ist. Der Begriff „Unterseite“ bezeichnet die Seite des Gleitbelags, die im eingebauten Zustand der Spann- oder Führungsschiene im Motor von dem Endlostreibmittel weg weist. Der Gleitbelag ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt, beispielsweise spritzgegossen. Die Führungsbahn wird dann im Spritzgießprozess ausgebildet. Dadurch ist eine einfache Formgebung bzw. Ausgestaltung der durchgehenden Führungsfläche und damit des Kanals möglich.
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Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass die durchgehende Führungsfläche bogenförmig verläuft. Durch diese bogenförmige Ausgestaltung wird eine gute Führung des Ölpeilstabs im Kanal erzielt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die durchgehende Führungsfläche konkav gebogen ist. Die konkav gebogene Führungsfläche ermöglicht eine sehr gute Führung der durch den Kanal geführten Bauteile, beispielsweise eines Ölpeilstabs.
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In noch einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass die durchgehende Führungsfläche hinter einer ersten Befestigungsstelle zur Befestigung der Spann- oder Führungsschiene an dem Motorblock beginnt. Mit dem Begriff „erste Befestigungsstelle“ ist hier die Befestigungsstelle gemeint, die im Betrieb des Systems von dem durchlaufenden Endlostreibmittel, beispielsweise der Steuerkette, zuerst überschritten wird, d.h. im vorliegenden Fall die in Richtung der Nockenwellen zeigende Befestigungsstelle. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der durchgehenden Führungsfläche werden ein einfaches Einführen der im Kanal angeordneten Bauteile, beispielsweise des Ölpeilstabs, und eine einfache Herstellung des Kanals ermöglicht.
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Ein besonders einfaches Einführen der im Kanal angeordneten Bauteile, beispielsweise des Ölpeilstabs, ist dann möglich, wenn die durchgehende Führungsfläche am vorderen Ende eine Einführrampe aufweist. Mit dem Begriff „vorderes Ende“ ist im vorliegenden Fall das Ende der Spann- oder Führungsschiene gemeint, dass im Betrieb des Verbrennungsmotors zuerst von der durchlaufenden Steuerkette überschritten wird. Im vorliegenden Fall ist dies das zu den Nockenwellen hinweisende Ende der Spann- oder Führungsschiene. Die Einführrampe dient dazu, die im Kanal angeordneten Bauteile, insbesondere einen Ölpeilstab, leicht in den Kanal einzuführen. Vorteilhafterweise ist die Einführrampe so angeordnet, dass die in den Kanal einzuführenden Bauteile, beispielsweise der Ölpeilstab, leicht an der vorderen Befestigungsstelle vorbeigeführt werden können. Die Einführrampe ist mit einem Abstand zu der vorderen Befestigungsstelle angeordnet.
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Eine besonders leichte und stabile Ausbildung der Einführrampe ist dann möglich, wenn die Einführrampe eine Fachwerkstruktur aufweist. Die Einführrampe wird vorzugsweise durch eine dünne Strebe ausgebildet, die im Inneren einen trapezförmigen Hohlraum einschließt. Durch diese Fachwerkstruktur wird zusätzlich eine stabile Führung der metallischen Verstärkungsträger ermöglicht.
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In noch einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass eine an das vordere Ende der durchgehenden Führungsfläche angelegte Tangente mit einer Vertikalen einen Einführwinkel in einem Bereich von etwa 30-60° einschließt. Dieses vordere Ende der durchgehenden Führungsfläche ist der Beginn der Einführrampe. Durch einen Einführwinkel im angegebenen Bereich wird ein besonders einfaches Einführen eines Ölpeilstabs ermöglicht.
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Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die durchgehende Führungsfläche an einer rückwärtigen Stirnseite der Spann- oder Führungsschienen endet. Der durch die durchgehende Führungsfläche und die Innenseiten der beiden metallischen Verstärkungsträger ausgebildete Kanal erstreckt sich dann in Längsrichtung des Gleitbelags. Dadurch wird eine möglichst lange Erstreckung des Kanals und somit eine besonders gute Führung der durch den Kanal durchgeführten Bauteile, beispielsweise eines Ölpeilstabs, ermöglicht.
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Eine gezielte Ausrichtung der durch den Kanal geführten Elemente, beispielsweise eines Ölpeilstabs, am Ausgang des Kanals wird dadurch erzielt, dass die durchgehende Führungsfläche eine Auslauframpe am hinteren Ende aufweist. Mit dem Begriff „hinteres Ende“ ist im vorliegenden Kontext das Ende des Kanals bzw. der durchgehenden Führungsbahn gemeint, das bei einem Steuerkettentrieb zur Kurbelwelle hinweist.
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In einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass die zwei Verstärkungsträger identisch ausgebildet sind. Für die Verstärkungsträger können also identische Teile verwendet werden, mit den damit verbundenen Vorteilen (geringere Kosten und Einsparungen bei Entwicklung/Produktion).
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Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verstärkungsträger mittels mindestens einer Buchse miteinander verbunden sind und der Gleitbelag auf die Buchse aufgeklickt ist. Die Spann- oder Führungsschienen kann dann sehr einfach hergestellt werden.
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Eine gute und einfache Verbindung zwischen dem Gleitbelag und den Verstärkungsträgern kann dadurch erzielt werden, dass der Gleitbelag an seiner Unterseite in Längsrichtung verlaufende Nuten aufweist, in die die Verstärkungsträger eingesetzt sind.
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Um eine gute Führung der Verstärkungsträger im Gleitbelag zu erreichen, kann ferner vorgesehen sein, dass der Gleitbelag seitliche Wangen aufweist, die die Verstärkungsträger an ihren Außenseiten zumindest bereichsweise überragen.
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Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen Endlostrieb, insbesondere Steuerkettentrieb, eines Verbrennungsmotors. Der Endlostrieb weist ein Antriebsrad, mindestens ein Abtriebsrad, ein das Antriebsrad mit dem mindestens einen Abtriebsrad koppelndes Endlostreibmittel, eine Spann- oder Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1-14 und einen weiteren Bestandteil des Verbrennungsmotors auf. Der weitere Bestandteil des Verbrennungsmotors ist in dem Kanal der Spann- oder Führungsschiene angeordnet und entlang der Führungsfläche, bevorzug unter Vorspannung, geführt. Insbesondere kann es sich bei diesem Bestandteil um einen Ölpeilstab des Verbrennungsmotors handeln, der dann in gebogener Form an der Führungsfläche entlang geführt ist und unter Vorspannung an dieser anliegt. Solange diese Vorspannung geringer ist, als die einer zugehörigen Spannvorrichtung, z. B. einen Kettenspanner, ist die Verbindung an einer Spannschiene ohne weiteres möglich. Bei einer Führungsschiene stellt sich das Problem nicht, weil die Befestigungseinrichtungen so ausgelegt sind, dass die auf die Führungsfläche wirkende Vorspannung im Wesentlichen keine Rolle spielt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Steuertriebs einer Verbrennungsmotors mit einer Spannvorrichtung und einer Führungsschiene,
- 2 perspektivische Darstellung der Führungsschiene aus 1,
- 3 perspektivische Darstellung der Führungsschiene aus 1 ohne einen der seitlichen Verstärkungsträger, und
- 4 Führungsschiene aus 1 im Schnitt entlang der Längsrichtung.
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Der in 1 dargestellte Steuerkettentrieb 1 (Endlostrieb) eines Verbrennungsmotors umfasst zwei oben liegende Nockenwellenkettenräder 3.1, 3.2 (Abtriebsräder), ein unten liegendes Kurbelwellenkettenrad 2 (Antriebsrad), eine um die Kettenräder herumgeschlungene Steuerkette 4 (Endlostreibmittel), eine Führungsschiene 5 zur Führung der Steuerkette 4 im Lasttrum des Steuerkettentriebs 1 und eine Spannvorrichtung mit einer schwenkbar angeordnete Spannschiene 6 und einem Kettenspanner 8. Dabei wird die Spannschiene 6 mittels des am Motorblock 9 befestigten, hydraulisch betätigten Kettenspanner 8 im Leertrum des Steuerkettentriebs 1 an die Steuerkette 4 gedrückt. Der Kettenspanner 8 ist als Einschraubkettenspanner ausgebildet und an die Motorhydraulik angeschlossen, so dass ein Spannkolben 10 des Kettenspanner 8 auf einen Andrückbereich 11 der schwenkbar angeordneten Spannschiene 6 drückt. Der Kettenspanner kann selbst verständlich auch anderweitig ausgebildet sein und beispielsweise an den Motorblock 9 angeflanscht sein.
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Im Folgenden wird der Aufbau einer erfindungsgemäßen Führungsschiene 5 anhand der 2-4 näher erläutert.
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In 2 ist die Führungsschiene 5 perspektivisch dargestellt. Die Führungsschiene 5 umfasst einen Gleitbelag 12 mit einer Oberseite 13 zur Führung der Steuerkette 4 und einer Unterseite 14. An der Unterseite 14 des Gleitbelags 12 sind zwei metallische Verstärkungsträger 15 angeordnet. Die beiden Verstärkungsträger 15 weisen einen Abstand A zueinander angeordnet. Zwischen den beiden Verstärkungsträgern 15 und der Unterseite 14 des Gleitbelags 12 ist dadurch ein Kanal 16 ausgebildet. Der Kanal 16 endet an einer rückwärtigen Stirnseite 30 der Führungsschiene 5. Die Führungsschiene 5 weist ferner eine erste Befestigungsstelle 17 und eine zweite Befestigungsstelle 18 auf. Die erste Befestigungsstelle 17 ist die Laufrichtung W der Steuerkette 4 vordere Befestigungsstelle und wird daher von der durchlaufenden Steuerkette 4 zuerst überschritten. Die zweite Befestigungsstelle 18 ist die in Laufrichtung W der Steuerkette 4, bzw. des Endlostriebmittel, hintere Befestigungsstelle und wird daher von der durchlaufenden Steuerkette 4 später überschritten. An den beiden Befestigungsstellen 17, 18 kann die Führungsschiene 5 am Motorblock eines Verbrennungsmotors befestigt werden. Der Gleitbelag 12 weist an beiden seitlichen Rändern Wangen 19 auf, die sich zumindest bereichsweise über die Außenseiten 32 der Verstärkungsträger 15 erstrecken.
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3 zeigt ebenfalls eine perspektivische Darstellung der Führungsschiene 5, wobei einer der Verstärkungsträger weggelassen wurde, sodass der Blick ins Innere der Führungsschiene 5 freigegeben ist. Dadurch ist eine freie Sicht auf den Kanal 16 möglich. Der Gleitbelag 12 weist an seiner Unterseite 14 eine durchgehende Führungsfläche 20 auf. Die durchgehende Führungsfläche 20 hat einen bogenförmigen Verlauf mit einer konkaven Krümmung. Zumindest abschnittsweise hat die durchgehende Führungsfläche 20 einen kreisbogenförmigen Verlauf. Vorzugsweise setzt sich die Führungsbahn aus mehreren kreisbogenförmigen Abschnitten zusammen, wobei der kreisbogenförmige Abschnitt in einem mittleren Bereich der durchgehenden Führungsfläche 20 einen größeren Radius aufweist als die kreisbogenförmigen Abschnitte an beiden Enden der durchgehenden Führungsfläche 20. An der ersten Befestigungsstelle 17 sind die beiden Verstärkungsträger 15 mit einer Buchse 21 miteinander verbunden. Der Gleitbelag 12 weist einen Clip 22 auf, mit dem der Gleitbelag 12 auf die Buchse 21 aufgeklipst ist. Hinter der ersten Befestigungsstelle 17 beginnt die durchgehende Führungsfläche 20. An diesem Ende weist die durchgehende Führungsfläche 20 eine Einführrampe 23 auf. Die Einführrampe 23 ist von der ersten Befestigungsstelle 17 und weist einen Abstand B zu der ersten Befestigungsstelle 17 auf. Die Einführrampe 23 wird durch eine durchgehende schmale Strebe 33 ausgebildet, die einen trapezförmigen Hohlraum 24 umgibt. Somit hat die Einführrampe 23 eine fachwerkähnliche Struktur. Am hinteren Ende weist die durchgehende Führungsfläche 20 eine Auslauframpe 25 auf. Zudem verlaufen auf der Unterseite 14 des Gleitbelags 12 zwei parallele, in Längsrichtung angeordnete Nuten 26. In diesen Nuten 26 sind die Verstärkungsträger 15 angeordnet.
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4 zeigt die Führungsschiene 5 im Schnitt entlang ihrer Längsrichtung L. Der Gleitbelag 12 weist an seiner Oberseite 13 eine Gleitfläche 27 auf, an der im eingebauten Zustand der Führungsschiene 5 das Endlostreibmittel, beispielsweise die Steuerkette 4, entlang gleitet. Die Gleitfläche 27 weist einen bogenförmigen, konvex gekrümmten Verlauf auf. An der Unterseite 14 des Gleitbelags 12 ist die durchgehende Führungsfläche 20 ausgebildet, die einen bogenförmigen, konkav gekrümmten Verlauf ohne Unregelmäßigkeiten aufweist. Am vorderen Ende 28 der Führungsfläche 20 ist die Einführrampe 23 ausgebildet. Eine am vorderen Ende 28 der Führungsfläche 20 angelegte Tangente T schließt mit einer Vertikalen einen Einführwinkel α in einem Bereich von 30-60° auf. Am hinteren Ende 29 der Führungsfläche 20 ist die Auslauframpe 25 vorgesehen. Der Kanal 16 wird also durch die Führungsfläche 20 sowie die Innenseiten 31 der beiden Verstärkungsträger 15 begrenzt und ist somit an 3 Seiten geschlossen. Somit ist eine sehr einfache Herstellung des Kanals 16 sowie eine ausgezeichnete Führung der im Kanal 16 angeordneten Bauteile möglich. Beispielsweise kann der Kanal 16 als Führung für ein weiteres Bauteil des Verbrennungsmotors, insbesondere einen Ölpeilstab, genutzt werden. Es wird ein einfaches Einführen des Ölpeilstabs ermöglicht und der Ölpeilstab wird sicher in die Ölwanne geführt, sodass eine genaue Bestimmung des Ölstand ermöglicht wird. Der Ölpeilstab liegt dann gebogen und unter Vorspannung an der Führungsfläche 20 an.
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Vorzugsweise ist der Gleitbelag 12 als Spritzgussteil aus Kunststoff gefertigt, die Verstärkungsträger 15 bestehen vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff. Dadurch werden die gewünschten guten Gleiteigenschaften der Gleitfläche 27 erzielt, sowie eine Verstärkung des Gleitbelags 12 zur Aufnahme höherer Belastungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuerkettentrieb
- 2
- Kurbelwellenkettenrad
- 3.1
- Nockenwellenkettenrad
- 3.2
- Nockenwellenkettenrad
- 4
- Steuerkette
- 5
- Führungsschiene
- 6
- Spannschiene
- 8
- Kettenspanner
- 9
- Motorblock
- 10
- Spannkolben
- 11
- Andrückbereich
- 12
- Gleitbelag
- 13
- Oberseite Gleitbelag
- 14
- Unterseite Gleitbelag
- 15
- Verstärkungsträger
- 16
- Kanal
- 17
- vordere Befestigungsstelle
- 18
- hintere Befestigungsstelle
- 19
- Wange
- 20
- Führungsfläche
- 21
- Buchse
- 22
- Clip
- 23
- Einführrampe
- 24
- Hohlraum
- 25
- Auslauframpe
- 26
- Nut
- 27
- Gleitfläche
- 28
- vorderes Ende Führungsfläche
- 29
- hinteres Ende Führungsfläche
- 30
- rückwärtige Stirnseite
- 31
- Innenseite Verstärkungsträger
- 32
- Außenseite Verstärkungsträger
- 33
- Strebe
- A
- Abstand zwischen den Längsträgern
- B
- Abstand zwischen der Einführrampe und der vorderen Befestigungsstelle
- L
- Längsrichtung
- T
- Tangente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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