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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Sachgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kettenantriebssystem, das eine Vielzahl von Kettenrädern, über die eine Kette verläuft, und eine oder mehrere Führungen zum gleitenden Führen der Kette aufweist, wobei die Führung einen einstückig angeformten oder separaten Führungsschuh mit einer Kettenlauffläche aufweist.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Kettenantriebssysteme, die eine Führung aufweisen, welche eine laufende Kette führen und einen einstückig angeformten oder separaten Führungsschuh mit einer Kettenlauffläche zum gleitenden Führen der Kette aufweisen, werden im Allgemeinen zum Stabilisieren der Kette, die zwischen Kettenrädern läuft, und zum Beibehalten einer angemessenen Spannung verwendet.
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Es ist äußerst wünschenswert, dass der Gleitwiderstand zwischen der Kette und der Kettenlauffläche des Führungsschuhs von den Standpunkten der Geräuschverringerung und der Verringerung des Antriebsleistungsverlustes aus betrachtet klein ist.
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Es sind verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, wie z. B. das Auswählen von Materialien und Formen der Kette und des Führungsschuhs und das Anwenden einer Oberflächenbehandlung und eines Schmiermittels etc.
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Bei einem Kettenantriebssystem, das für eine Steuerkette (Zeitsteuerungssystem) eines Fahrzeugmotors oder dergleichen verwendet wird, ist die Kette zum Beispiel aus einem Metall gefertigt, während der Führungsschuh aus einem Harz gefertigt ist. Es sind verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, wie z. B. die Auswahl von Formen und Materialien der Kette und des Führungsschuhs und das Anwenden einer Oberflächenbehandlung, unter der Voraussetzung, dass das Schmieröl zugeführt wird und sich das System in einer Hochtemperaturumgebung befindet.
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Ein hoher Wärmewiderstand, ein hoher Ölwiderstand und ein kleiner Gleitwiderstand mit der Kette sind für den Führungsschuh erforderlich, und es sind verschiedene Harzmaterialien, die für diesen Zweck geeignet sind, vorgeschlagen worden (siehe Japanische Offenlegungsschriften
JP 2002 - 122 195 A und
JP 2005 - 048 786 A ).
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Ein Führungsschuh, der aus einem Harzmaterial gefertigt ist, dem ein festes Schmiermittel mit dem Ziel des Verringerns des Gleitwiderstands hinzugefügt ist, ist ebenfalls bekannt (siehe Japanische Offenlegungsschrift
JP 2007 - 177 037 A ).
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Weitere relevanter Stand der Technik für die vorliegende Offenbarung ist in
DE 100 55 806 A1 und
US 2013 / 0 095 965 A1 beschrieben.
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ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Nylonharz, dem PTFE hinzugefügt ist, wie z. B. dasjenige, das in der Japanischen Offenlegungsschrift
JP 2007 - 177 037 A gezeigt ist, ist schwer zu produzieren, und die Produktionskosten sind aufgrund der Verwendung von PTFE hoch, das durch Modifizieren eines PTFE-Pulvers in einer speziellen Umgebung produziert wird. Ferner werden durch das Erfordernis der Verwendung einer speziellen Einrichtung dem Ort und der Menge der Produktion Beschränkungen auferlegt.
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Selbst ein kleiner Motor weist normalerweise eine schwenkbare Hebelführung und eine feststehende Führung auf, die jeweils einen Führungsschuh umfassen, so dass zwei Führungsschuhe erforderlich sind.
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Größere Motoren sind häufig mit mehr Führungen versehen, so dass eine größere Anzahl von Führungsschuhen erforderlich ist.
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Daher werden dann, wenn ein teures Material, wie das in der Japanischen Offenlegungsschrift
JP 2007 - 177 037 A gezeigte, für die Führungsschuhe des Zeitsteuerungssystems eines Fahrzeugmotors oder dergleichen verwendet wird, die Gesamtkosten sehr hoch.
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Ein weiteres Problem bestand darin, dass dann, wenn sich PTFE-Partikel von der Oberfläche des Führungsschuhs lösen, wenn die Kette auf dem Führungsschuh gleitet, der Gleitwiderstand erhöht wird. Die Gleitfläche des Führungsschuhs wächst unregelmäßig, wenn sich die PTFE-Partikel lösen, wodurch der Gleitwiderstand weiter erhöht wird.
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Ein Loslösen von PTFE-Partikeln von der Oberfläche des Führungsschuhs kann dadurch minimiert werden, dass die Plattenendflächen der gleitenden Kette durch Abschaben oder Polieren noch flacher ausgebildet werden, um die Wirkung des Verringerns des Gleitwiderstands aufrechtzuerhalten, dabei stellt sich jedoch das Problem der erhöhten Produktionskosten.
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Mit der vorliegenden Erfindung werden die Probleme, die bei bekannten Antriebssystemen auftreten, gelöst, und sie stellt ein Kettenantriebssystem bereit, mit dem der Gleitwiderstand zwischen einer Kette und einem Führungsschuh verringert werden kann, die Erhöhung des Gleitwiderstands über die Zeit verringert werden kann und die Produktionskosten gesenkt werden können.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Kettenantriebssystem bereitgestellt, das eine Vielzahl von Kettenrädern, über die eine Kette verläuft, und eine oder mehrere Führungen, die die Kette gleitend führen, aufweist, wobei die Führung einen einstückig angeformten oder separaten Führungsschuh aufweist, der eine Kettenlauffläche besitzt, und die Kettenlauffläche in einem Teil derselben einen geschmierten Bereich aufweist, in dem ein festes Schmiermittel gehalten wird, um dadurch die oben dargelegten Probleme zu lösen.
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Bei dem Kettenantriebssystem nach Anspruch 1 weist die Kettenlauffläche in einem Teil derselben einen geschmierten Teil auf, in dem ein festes Schmiermittel gehalten wird. Auf diese Weise kann der geschmierte Bereich, für den ein teures Material verwendet wird, so klein wie möglich gehalten werden, um die Produktionskosten zu verringern, während der Gleitwiderstand durch Vorsehen des geschmierten Bereichs an einer wirksamen Stelle in ausreichendem Maß gesenkt werden kann.
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Das feste Schmiermittel, das sich von der Oberfläche des geschmierten Bereichs der Kettenlauffläche loslöst, haftet an der Kette, wodurch der Gleitwiderstand auch in anderen Teilen als in dem geschmierten Bereich verringert werden kann.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 2 ist der geschmierte Bereich nur in einem der Führungsschuhe der zwei oder mehr Führungen vorgesehen, um die Anzahl von Führungsschuhen, bei denen ein teures Material verwendet wird, das zu einer Kostenerhöhung führt, zu verringern, so dass die Gesamtproduktionskosten des Kettenantriebssystems weiter verringert werden können.
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Bei der Konfiguration von Anspruch 1 ist der geschmierte Teil nur in einem Teil eines Führungsschuhs in einer Kettenlaufrichtung vorgesehen, um die Menge an verwendetem teuren Material, das zu einer Kostenerhöhung führt, zu verringern, so dass die Gesamtproduktionskosten des Kettenführungssystems weiter verringert werden können.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 3, ist der geschmierte Bereich des Führungsschuhs aus einem Polyamidharz mit einem festen Schmierstoff, der als Additiv in eine Matrix gemischt ist, gefertigt, so dass das Material für den geschmierten Bereich, das zu einer Kostenerhöhung führt, relativ kostengünstig produziert werden kann.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 4 ist der geschmierte Bereich durch Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf die Kettenlauffläche des Führungsschuhs ausgebildet und ist das Beschichtungsmaterial aus einem Polyamidharz mit einem festen Schmierstoff als Additiv in einer Matrix gefertigt, so dass die Menge an verwendetem Material, das zu einer Kostenerhöhung führt, weiter verringert werden kann.
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Bei der Konfiguration gemäß Anspruch 5 hat die Matrix einen größeren Elastizitätsmodul als das Additiv, einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Additiv, einen größeren Reibungskoeffizienten als das Additiv, eine niedrigere Schlagfestigkeit als das Additiv und eine größere Formschwindungsrate als das Additiv. Daher können sich feste Schmierstoffpartikel, die auf der Oberfläche der Kettenlauffläche weitgehend freiliegen, leicht lösen. Eine Erhöhung des Gleitwiderstands aufgrund von Oberflächenunregelmäßigkeiten der Kettenlauffläche nach dem Loslösen der Partikel ist minimal. Ferner ist danach das Loslösen von verbleibendem festem Schmierstoff minimal.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 6 ist das feste Schmiermittel eines von PTFE, Molybdändisulfid, Graphit, Polyimid, Polyamidimid und Kautschuk oder eine Mischung aus zwei oder mehr derselben. Ein optimales Material kann somit gemäß dem Material der Kette oder der Verwendungsumgebung ausgewählt werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Gesamtansicht eines Kettenantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine Seitenansicht einer feststehenden Führung des Kettenantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt eine veranschaulichende Querschnittansicht eines geschmierten Bereichs der feststehenden Führung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine veranschaulichende schematische Darstellung einer Endfläche einer Kettenplatte in Gleitkontakt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 5 zeigt eine veranschaulichende Querschnittansicht eines geschmierten Bereichs der feststehenden Führung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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[Ausführungsform]
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Ein Kettenantriebssystem 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Das Kettenantriebssystem 100 wird in einem Zeitsteuerungssystem eines Fahrzeugmotors verwendet. Wie in 1 gezeigt ist, verläuft eine Kette 130, wie z. B. eine Rollenkette, über ein Antriebskettenrad 101, das an einer Kurbelwelle vorgesehen ist, und zwei Abtriebskettenräder 102, die an zwei jeweiligen Nockenwellen vorgesehen sind. Die Kette 130, die zwischen dem Antriebskettenrad 101 und den Abtriebskettenrädern 102 verläuft, wird von einer feststehenden Führung 110 und einer schwenkbaren Hebelführung 120 geführt.
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Die feststehende Führung 110 umfasst einen Führungsschuh 111, der eine Kettenlauffläche 113 zum gleitenden Führen der laufenden Kette aufweist, und ein Basiselement 112, das den Führungsschuh 111 in der Kettenlaufrichtung trägt. Ein Anbringabschnitt 115, der sich von dem Basiselement 112 erstreckt, ist an dem Motor gesichert.
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Die schwenkbare Hebelführung 120 ist einstückig mit einem Führungsschuh 121 ausgebildet, der die laufende Kette gleitend führt, und ist an einem Schwenkwellenteil 122 auf der Seite des Antriebskettenrads 101 schwenkbar an dem Motor angebracht. Eine Spanneinrichtung 103, die auf der Seite der Abtriebskettenräder 102 vorgesehen ist, drückt die Führung in Richtung der Kette 130, um eine vorbestimmte Spannung in der Kette 130 zu bieten.
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Die Kettenlaufflächen, die mit der Kette 130 in Gleitkontakt stehen, erstrecken sich im Wesentlichen insgesamt in der Kettenlaufrichtung der Führungsschuhe 111 und 121.
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Bei dieser Ausführungsform sind der Führungsschuh 111 der feststehenden Führung 110 und die schwenkbare Hebelführung 120, die einstückig mit dem Führungsschuh 121 ausgebildet ist, aus einem Kunstharzmaterial gefertigt und werden zum Beispiel durch Spritzgießen geformt, während das Basiselement 112 der feststehenden Führung 110 aus einem Metallmaterial gefertigt ist und zum Beispiel durch Stanzen, Biegen oder andere Prozesse aus einer Metallplatte hergestellt ist.
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Das Kettenantriebssystem 100 weist einen geschmierten Bereich 114 auf, in dem ein festes Schmiermittel in einem Teil sämtlicher Kettenlaufflächen der Führungsschuhe 111 und 121 gehalten wird.
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Bei dieser Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, gibt es einen geschmierten Bereich 114, in dem ein festes Schmiermittel in einem Teil der Kettenlauffläche 113 des Führungsschuhs 111 der feststehenden Führung 110 gehalten wird.
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Der geschmierte Teil 114 ist in der Kettenlaufrichtung in einem mittleren Teil der feststehenden Führung 110 über ungefähr ein Drittel der Länge vorgesehen.
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In dem geschmierten Bereich 114 ist ein festes Schmiermittel P in Partikelform in das Kunstharzmaterial des Führungsschuhs 111 gemischt, damit es gleichförmig verteilt ist, wie in 3 gezeigt ist.
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Einige der Partikel des festen Schmiermittels P liegen auf der Oberfläche der Kettenlauffläche 113, die in Gleitkontakt mit den Kettenplatten 131 der Kette 130 steht, frei und dienen als Schmiermittel (obwohl die Partikel zum Zweck der Erläuterung sehr groß dargestellt sind, zeigt die Zeichnung nicht die tatsächliche Größe).
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Einige der Partikel des festen Schmiermittels P lösen sich durch den Gleitkontakt mit den Kettenplatten 131 von der Oberfläche der Kettenlauffläche 113. Die Gleitkontakt-Endfläche 132 der Kettenplatte 131 weist winzige Unregelmäßigkeiten auf, wie in 4 gezeigt ist, so dass das feste Schmiermittel P, das sich gelöst hat, an den winzigen Unregelmäßigkeiten der Gleitkontakt-Endfläche 132 haftet und an diesen gehalten wird.
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Somit wird die Schmierwirkung in anderen Teilen als den geschmierten Bereichen 114 der Führungsschuhe 111 und 121 erzielt, und zwar durch das feste Schmiermittel P, das an der Gleitkontakt-Endfläche 132 haftet und an dieser gehalten wird, um zu einer Verringerung des Gleitwiderstands beizutragen.
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Der geschmierte Bereich 114 wird vorzugsweise durch Spritzgießen aus zwei Materialien hergestellt, wodurch zum Beispiel unterschiedliche Materialien zu einem Teil geformt werden, wenn der Führungsschuh 111 gefertigt wird. Alternativ können ein Teil mit der Kettenlauffläche 113, der den geschmierten Bereich 114 bildet, und ein weiterer Teil des Führungsschuhs 111 separat geformt und danach aneinander angepasst werden und gemeinsam durch bekannte Mittel, wie z. B. Schmelzverbonden, zusammengefügt werden. Der geschmierte Bereich 114 kann ferner durch Aufbringen einer Beschichtungsschicht 116, die aus einem Kunstharzmaterial und einem festen Schmiermittel P, das in dieses eingemischt ist, gebildet ist, auf einen Bereich des Führungsschuhs 111, der mit der Kette 130 in Gleitkontakt steht, hergestellt sein, wie in 5 gezeigt ist.
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Diese Auslegung ermöglicht, dass der Hauptkörper des Führungsschuhs 111 aus einem einzelnen Material gefertigt ist, so dass die Produktionskosten verringert werden. Die Wirkung, die derjenigen der in 3 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen gleich ist, kann erzielt werden, während die Menge an verwendetem Kunstharz mit dem in dieses eingemischten festen Schmierstoff P, das eine Kostenerhöhung hervorruft, verringert wird, um die Produktionskosten zu senken.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der geschmierte Bereich 114 in einem mittleren Teil des Führungsschuhs 111 der feststehenden Führung 110 ausgebildet. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der geschmierte Bereich jedoch nur in einem Teil sämtlicher Kettenlaufflächen sämtlicher Führungsschuhe in dem Kettenantriebssystem vorgesehen sein. Zum Beispiel kann der geschmierte Bereich auf der gesamten Kettenlauffläche 113 des Führungsschuhs 111 der feststehenden Führung 110 vorgesehen sein, während der geschmierte Bereich nicht auf dem Führungsschuh 121 der schwenkbaren Hebelführung 120 wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform vorgesehen sein kann.
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Umgekehrt kann der geschmierte Bereich auf dem Führungsschuh 121 der schwenkbaren Hebelführung 120 vorgesehen sein, während er nicht auf dem Führungsschuh 111 der feststehenden Führung 110 vorgesehen sein kann.
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Alternativ kann ein geschmierter Bereich in einem Teil jedes des Führungsschuhs 111 der feststehenden Führung 110 und des Führungsschuhs 121 der schwenkbaren Hebelführung 120 vorgesehen sein. Selbst wenn es drei oder mehr Kettenführungselemente gibt, können, solange der geschmierte Bereich in einem Teil sämtlicher Kettenlaufflächen sämtlicher Führungsschuhe in dem Kettenantriebssystem vorgesehen ist, die Position, Anzahl und Länge des geschmierten Bereichs auf geeignete Weise ausgelegt werden.
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Das Harz, das die Matrix bildet, und das feste Schmiermittel als Additiv zum Bereitstellen des geschmierten Bereichs, das Verhältnis dieser Komponenten und das Produktionsverfahren können aus bekannten Techniken ausgewählt sein. Vorzugsweise kann jedoch Polyamidharz als Matrix verwendet werden, wodurch die Wärmebeständigkeit und Ölbeständigkeit, die bei Anwendungen bei dem Zeitsteuerungssystem eines Fahrzeugmotors oder dergleichen erforderlich sind, erreicht werden können und ferner die Matrix selbst einen niedrigeren Gleitwiderstand mit der Kette aufweist.
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Eine gute Ausgeglichenheit zwischen Loslösen und Festhalten von festem Schmierstoff von/an der Oberfläche ist wichtig, da vorgesehen ist, eine Schmierwirkung in anderen Teilen als dem geschmierten Bereich zu erreichen, und zwar mit dem losgelösten festen Schmiermittel, das an feinen Unregelmäßigkeiten auf der Gleitkontakt-Endfläche der Kettenplatte haftet und an diesen gehalten wird.
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Sachverhalte, die ferner in Betracht gezogen werden müssen, umfassen die Minimierung einer Erhöhung des Gleitwiderstands der Matrix dort, wo sich das feste Schmiermittel gelöst hat, und Optimierung des Betrags an weiterem Loslösen des festen Schmiermittels aufgrund von Verschleiß.
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Die Materialzusammensetzung kann von diesen Standpunkten aus betrachtet auf geeignete Weise durch Optimieren der Beziehung zwischen den Eigenschaften der Matrix und des Additivs, das das festes Schmiermittel ist, ausgelegt werden. Die Matrix sollte vorzugsweise einen größeren Elastizitätsmodul, einen niedrigeren Schmelzpunkt, einen größeren Reibungskoeffizienten und eine kleinere Schlagfestigkeit als das Additiv sowie eine größere Formschrumpfungsrate als das Additiv aufweisen.
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Das ideale feste Schmiermittel ist in Abhängigkeit von der Verwendungsumgebung des Kettenantriebssystems, des Materials der Kette u. a. unterschiedlich. Für das Kettenantriebssystem, das in dem Zeitsteuerungssystem eines Fahrzeugmotors oder dergleichen verwendet wird, dem Schmieröl zugeführt wird und bei dem es sich um eine Hochtemperaturumgebung handelt, sollte das feste Schmiermittel vorzugsweise eines von PTFE, Molybdändisulfid, Graphit, Polyimid, Polyamidimid und Kautschuk oder eine Mischung aus zwei oder mehr derselben sein.
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Obwohl davon ausgegangen wird, dass das Kettenantriebssystem gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform in einem Zeitsteuerungssystem eines Fahrzeugmotors oder dergleichen verwendet wird, ist die Anwendung nicht darauf beschränkt und ist das System bei verschiedenen Einrichtungen anwendbar.
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Obwohl die Ausführungsform bei einem Kettenantriebssystem angewendet wird, kann sie bei im Wesentlichen gleichen Systemen, wie z. B. Bändern und Seilen, mit im Wesentlichen gleichen Materialien und Gleitkontaktbedingungen angewendet werden und ist in vielen industriellen Bereichen anwendbar.
