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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Spannschiene für eine Antriebskette, insbesondere für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors. Die Spannschiene ist mit einem im Wesentlichen bogenförmigen Grundkörper ausgebildet, der in einem Endbereich eine Lagerstelle und in einem gegenüberliegenden Endabschnitt einen erhabenen Andrückbereich aufweist. Der Andrückbereich ist durch eine Spannvorrichtung mit einer Druckkraft beaufschlagbar.
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Stand der Technik
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Spannschienen werden im Allgemeinen dort eingesetzt, wo die Antriebskette eines Kettentriebs unter einer definierten Spannung gehalten werden muss. 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 Spannschiene als auch an die Gleit- und Führungseigenschaften im Kontaktbereich zur Antriebskette. Neben der zur Steuerung des Verbrennungsmotors notwendigen definierten Spannung, werden durch die in Richtung der Antriebskette vorgespannte Spannschiene Herstellungstoleranzen der Antriebs Kette und eine beim längeren Einsatz der Antriebskette auftretende Längung ausgeglichen. Herkömmliche Spannschienen werden dabei entweder vollständig aus einem geeigneten Kunststoffmaterial mit einer Gleitfläche für den Kontakt mit der Antriebskette hergestellt oder bestehen aus einem Tragkörper, der mit einem Gleitbelag versehen ist. Der Tragkörper, der als Metallträger oder als, insbesondere faserverstärktes, Kunststoffprofil hergestellt sein kann, kann zur Ausbildung des Gleitbelags im Bereich der Auflagefläche der Antriebskette mit einem separaten reibungsarmen Gleitbelagkörper versehen sein.
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Eine Spannschiene der eingangs genannten Art ist aus der
DE 10 2005 017 661 A1 bekannt. Eine hydraulisch betätigbare Spannvorrichtung weist einen axial verschiebbaren Plungerkolben auf, der gegen einen erhabenen Andrückbereich der Spannschiene gedrückt wird, so dass eine auf die ungespannte Seite einer Antriebskette eine Spannung ausgeübt wird. Der Andrückbereich der Spannschiene ist als ein kugelsegmentförmiger, über den Grundkörper hinausragender Abschnitt ausgebildet, an dem die ebene Kontaktfläche des Plungerkolbens tangential anliegt. Die Krafteinleitung durch den Plungerkolben in den Andrückbereich erfolgt nahezu auf den Mittelpunkt der Kontaktfläche zentriert. Die Kontaktfläche zwischen dem Andrückbereich der Spannschiene und der Spannvorrichtung unterliegt während der Nutzungsdauer einem Verschleiß, wodurch sich die Lage der Kontaktfläche relativ zu dem Andrückbereichs verändert, was zu einer außermittigen Krafteinleitung führt. Die Vektorkomponente der auf die Spannschiene und die Antriebskette einwirkenden Kräfte wird dadurch im Laufe der Zeit verändert. Diese Veränderung erzeugt radiale Spannungen in der hydraulischen Spannvorrichtung, die mit axialen Lasten arbeitet, und führt zu übermäßigen Verschleiß des kugelsegmentförmigen Abschnittes auf dem Grundkörper. Der zunehmende Verschleiß des kugelsegmentförmigen Abschnittes führt dazu, dass durch die Lageänderung der Kontaktfläche Kräfte und Verformungen durch die Spannvorrichtung hervorgerufen werden, die zu einem Blockieren der Baugruppe führen können.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannschiene derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesem abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Danach ist eine Spannschiene für eine Antriebskette, insbesondere für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors, vorgesehen, mit einem im Wesentlichen bogenförmigen Grundkörper, der in einem Endbereich eine Lagerstelle und in einem gegenüberliegenden Endabschnitt einen erhabenen Andrückbereich aufweist, der durch eine Spannvorrichtung mit einer Druckkraft beaufschlagbar ist. Um eine gleichmäßige Krafteinleitung zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Andrückbereich einen kugelförmigen Abschnitt aufweist, auf dem ein relativ zu diesem beweglicher Aufsatz angeordnet ist, der einen sphärischen Innenabschnitt, mit dem der Aufsatz auf dem Abschnitt schwenkbar angeordnet ist, und eine mit einer Kontaktfläche der Spannvorrichtung korrespondierend ausgebildeten Aufstandsfläche aufweist. Die Relativbewegung des Aufsatzes ermöglicht einen Ausgleich der Lageänderung durch das Verschwenken um die Lagerstelle der Spannschiene infolge von einer Längung der Antriebskette. Die Aufstandsfläche führt eine Ausgleichsbewegung auf dem kugelförmigen Abschnitt aus, so dass die Kontaktfläche der Spannvorrichtung und die Aufstandsfläche des Aufsatzes aneinander liegen. Hierdurch kann ein Blockieren der Baugruppe vermieden werden. Zudem wird dadurch die von der Spannvorrichtung aufgebrachte Kraft auf eine größere wirksame Fläche, die Aufstandsfläche des Aufsatzes, verteilt und von dem sphärischen Innenabschnitt, der sich gleichfalls flächig an den kugelsegmentförmigen Abschnitt anschmiegt, auf den kugelförmigen Abschnitt des Andrückbereichs übertragen. Im Gegensatz dazu erfolgt gemäß der
DE 10 2005 017 661 A1 die Krafteinleitung annähernd punktförmig in den Andrückbereich.
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Der Aufsatz kann aus einem Kunststoff, insbesondere als ein Spritzgusselement, hergestellt sein, wodurch eine zwischen dem sphärischen Innenabschnitt und dem kugelförmigen Abschnitt des Andrückbereichs Reibung minimiert werden kann. Hierdurch wird das Verschleißverhalten positiv beeinflusst. Für höhere Belastungen kann der Aufsatz aus einem Metall bestehen.
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Zur Sicherung des Aufsatzes kann ein den Aufsatz in radialer Richtung umfassendes Sicherungselement auf den Andrückbereich aufgepresst sein. Das Sicherungselement kann hierzu auf einem im Wesentlichen zylindrischen Sockel des Andrückbereichs aufgepresst sein.
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Der auf dem kugelsegmentförmigen Abschnitt angeordnete Aufsatz kann mit dem Sicherungselement ein Kugelgelenk bilden. Hierzu kann das Sicherungselement an einem Ende ein sich radial nach innen erstreckendes Segment aufweisen, welches den Aufsatz an einer umlaufenden Schulter, die den sphärischen Innenabschnitt radial begrenzt, umschließt.
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Bevorzugt kann dass das Sicherungselement aus Kunststoff oder Metall bestehen.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patenanspruches 1 und den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
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Figurenliste
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Spannschiene mit einer Spannvorrichtung;
- 2 eine perspektivische Ansicht der Spannschiene gemäß 1;
- 3 eine Detailansicht II gemäß der 2;
- 4 eine Explosionsansicht eines Endabschnitts der Spannschiene;
- 5 eine Ansicht einer Innenseite der Spannschiene;
- 6 eine Schnittansicht A-A durch die Spannschiene gemäß 5;
- 7 eine Detailansicht VI eines Andrückbereichs der Spannschiene gemäß 6 in einer ersten Position eines darauf angeordneten Aufsatzes; und
- 8 eine Detailansicht VI eines Andrückbereichs der Spannschiene gemäß 6 in einer zweiten Position eines darauf angeordneten Aufsatzes.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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In der 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Spannschiene 1 für eine Antriebskette, insbesondere eines Steuerkettentriebes eines Verbrennungsmotors, mit einer Spannvorrichtung 8 dargestellt. Die Spannschiene 1 drückt im Leertrum auf die Antriebskette. Hierzu weist die Spannschiene 1 einen gewölbten, im Wesentlichen bogenförmigen Grundkörper 2 auf, der in einem Endbereich 3 eine Lagerstelle 4 aufweist. Mittels der Lagerstelle 4 ist die Spannschiene 1 mittelbar oder unmittelbar an einem Motorgehäuse schwenkbar gelagert. Der Grundkörper 2 ist auf seiner dem Leertrum der Antriebskette zugewandten Seite mit einer Gleitfläche 5 versehen. Die Gleitfläche 5 kann auch als ein separater Gleitbelag ausgeführt sein, der auf den Grundkörper 2 lösbar aufbringbar ist. In einem der Lagerstelle 4 gegenüberliegenden Endabschnitt 6 weist der Grundkörper 2 einen erhabenen Andrückbereich 7 auf. Der Andrückbereich 7 ist der Gleitfläche 5 gegenüberliegend am Grundkörper 2 angeordnet und wird mittels der bevorzugt hydraulisch betätigten Spannvorrichtung 8 mit einer im Wesentlichen senkrecht auf den Andrückbereich 7 wirkenden Druckkraft beaufschlagt. Dadurch wird die Spannschiene 1 mit ihrer Gleitfläche 5 gegen die Antriebskette gedrückt, um diese im Betrieb ausreichend zu spannen. Die Spannvorrichtung 8 weist einen Kolben auf, der mit seiner Oberfläche gegen den Andrückbereich 7 drückt.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Spannschiene 1. Die Spannvorrichtung 8 ist in 2 nicht dargestellt, so dass der Andrückbereich 7 deutlicher sichtbar wird.
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In 3 ist eine vergrößerte Detailansicht II gemäß der 2 dargestellt. 4 zeigt eine Explosionsansicht des Endabschnitts 6 der Spannschiene 1. Der Andrückbereich 7 weist einen kugelsegmentförmigen Abschnitt 9 auf, wie der Explosionsansicht in 4 zu entnehmen ist. Der kugelförmige Abschnitt 9 ist an dem Grundkörper 2 ausgeformt. Auf den kugelsegmentförmigen Abschnitt 9 wird ein Aufsatz 10 aufgebracht, der einen sphärischen Innenabschnitt 11 korrespondierenden Innendurchmessers aufweist, wie in 6 dargestellt.
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Der Aufsatz 10 bildet eine Kappe, die auf den kugelsegmentförmigen Abschnitt 9 aufgesetzt wird. Durch den sphärischen Innenabschnitt 11 ist der Aufsatz 10 auf dem kugelsegmentförmigen Abschnitt 9 schwenk- bzw. kippbar angeordnet. Weiterhin weist der Aufsatz10 eine äußere kreisförmige Aufstandsfläche 12 auf, die bevorzugt eben ausgebildet ist und als Angriffsfläche für den Kolben der Spannvorrichtung 8 dient. Der Kolben der Spannvorrichtung 8 liegt idealerweise flächig auf der Aufstandsfläche 12 auf, so dass eine gleichmäßige Lastverteilung erreicht wird. Die Oberfläche bzw. Kontaktfläche des Kolbens der Spannvorrichtung 8 und die Aufstandsfläche 12 sind hierzu korrespondierend ausgebildet, so dass sich bevorzugt eine Flächenpressung zwischen diesen einstellt. Mittels eines im Wesentlichen ringförmigen Sicherungselementes 13 wird der Aufsatz 10 an dem Grundkörper 2 der der Spannschiene 1 befestigt. 4 veranschaulicht den Aufbau des kugelförmigen Abschnitts 9 auf der Oberfläche des Grundkörpers 2. Ein zylindrischer Sockel 14 erstreckt sich in axialer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Grundkörpers 2. Der Sockel 14 dient dazu, das Sicherungselement 13 mittels Pressung auf diesem zu fixieren.
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5 zeigt eine Ansicht der Innenseite der Spannschiene 1, die der Gleitfläche 5 des im Wesentlichen bogenförmigen Grundkörpers 2 abgewandt ist. Die Darstellung in 6 zeigt eine Schnittansicht A-A durch die Spannschiene 1 gemäß 5.
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In 7 ist eine vergrößerte Detailansicht VI des Andrückbereichs 7 der Spannschiene 1 gemäß 6 in einer ersten Position des darauf angeordneten Aufsatzes 10 dargestellt. In 8 ist eine vergrößerte Detailansicht VI des Andrückbereichs 7 der Spannschiene 1 gemäß 6 in einer zweiten Position des darauf angeordneten Aufsatzes 10 dargestellt.
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Das Sicherungselement 13 ist als ein hohlzylindrisches Profilelement ausgeführt, welches an seinem den Sockel 14 umschließenden Endabschnitt einen flanschartigen Absatz 15 aufweist, der sich radial nach außen erstreckt. Mit dem flanschartigen Absatz 15 stützt sich das Sicherungselement 13 auf der Oberfläche des Grundkörpers 2 ab. Am anderen Ende des Sicherungselementes 13 befindet sich ein radial nach innen erstreckendes Segment 16. Das Segment 16 umschließt den Aufsatz 10 an einer umlaufenden Schulter 17, die den sphärischen Innenabschnitt 11 radial begrenzt. Die Außenkontur der Schulter 17 ist bogenförmig und geht in einen, insbesondere kreiszylindrischen, Abschnitt 18 über, dessen Stirnfläche die äußere Aufstandsfläche 12 ausbildet. Der Innendurchmesser des Segmentes 16 ist größer als der Außendruckmesser der umlaufenden Schulter 17, so dass sich der Aufsatz 10 mit seinem sphärischen Innenabschnitt 11 relativ zur Kugelkalotte des Abschnitts 9 bewegen, insbesondere zur Längsachse des Abschnitts 9 kippen, kann. Begrenzt wird diese Bewegung durch das Segment 16.
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In der ersten Position des Andrückbereichs 7 fluchten die Längsachsen des Aufsatzes 10 und des Abschnitts 9. In der zweiten Position ist die Längsachse des Aufsatzes 10 um einen Winkel zur Längsachse des Abschnitts 9 geneigt. Durch die Relativbewegung zwischen dem Aufsatz 10 und dem Abschnitt 9 lassen sich verschleißbedingte Lageänderungen zwischen der Kontaktfläche des Kolbens der Spannvorrichtung 8 und der Aufstandsfläche 12 des Aufsatzes 10 kompensieren, wodurch ein zuverlässiger Betrieb der Antriebskette gewährleistet ist. Die korrespondierende Ausbildung der Kontaktfläche der Spannvorrichtung 8 und der Aufstandsfläche 12 führen zu einer über die Kontaktfläche bzw. Aufstandsfläche im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Kraftübertragung. Der sphärische Innenabschnitt 11 liegt mit seiner Oberfläche im Wesentlichen vollständig auf dem kugelsegmentförmigen Abschnitt 9, so dass die Kraftübertragung auf die Spannvorrichtung 8 ebenfalls über eine größere Fläche verteilt erfolgt, als dies im Stand der Technik der Fall ist. Dadurch, dass durch den Aufsatz 10 eine flächige Kraftübertragung erfolgt, wirkt sich das Neigen oder Kippen des Aufsatzes 10 relativ zu dem Abschnitt 9 nicht nachteilig auf dessen Verschleiß aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannschiene
- 2
- Grundkörper
- 3
- Endbereich von 2
- 4
- Lagerstelle
- 5
- Gleitfläche
- 6
- Endabschnitt von 2
- 7
- Andrückbereich
- 8
- Spannvorrichtung
- 9
- Kugelsegmentförmiger Abschnitt
- 10
- Aufsatz
- 11
- Innenabschnitt
- 12
- Aufstandsfläche
- 13
- Sicherungselement
- 14
- Sockel
- 15
- Absatz
- 16
- Segment
- 17
- Schulter
- 18
- Abschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005017661 A1 [0003, 0005]
