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Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor. Kettentriebe umfassen in der Regel ein als Zahn-, Hülsen- oder Bolzenkette ausgebildetes Zugmittel, das das Kurbelwellenrad mit zumindest einem Nockenwellenrad verbindet. Geführt wird das Zugmittel bzw. die Kette von einer Führungs- und einer Spannschiene. Auf die Spannschiene wirkt ein mechanischer oder hydraulischer Kettenspanner, der die erforderliche Spannung der Kette aufrechterhält.
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Beispielsweise geht aus der
DE 10 2006 058 429 A1 ein Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine hervor, bei der ein als Kette ausgebildetes Zugmittel mit einer Führungsschiene und einer Spannschiene zusammenwirkt. Zur Erzielung einer optimalen Schmierung der Kette und als Maßnahme, die Geräuschentwicklung des Zugmitteltriebs zu reduzieren, ist eine Verbindungsleitung vorgesehen, über die ein Einlaufbereich der Kette an einem mit dem Zugmitteltrieb in Verbindung stehenden Bauteil gezielt mit Öl beaufschlagt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit Blick auf die Schmierung zu verbessern. Insbesondere soll eine kompakte sowie einfache, aber zuverlässige Schmiermöglichkeit am Kettentrieb geschaffen werden. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßer Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor weist ein als Zahn-, Hülsen- oder Bolzenkette ausgebildetes Zugmittel, eine Gleitschiene für das Zugmittel, und einen Befestigungsabschnitt an der Gleitschiene auf, wobei der Befestigungsabschnitt zumindest eine Öffnung zur Aufnahme eines Befestigungsmittels und zur Befestigung an einer angrenzenden Komponente des Verbrennungsmotors aufweist, wobei die Öffnung und das Befestigungsmittel gemeinsam zumindest einen Abschnitt eines Druckmittelkanals ausbilden.
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Der Druckmittelkanal ist dazu eingerichtet, ein Hydraulikmittel, insbesondere eine Schmier- und Kühlflüssigkeit, beispielsweise ein Öl aufzunehmen, zu führen und an geeigneter Stelle gezielt auf das Zugmittel zu spritzen bzw. zu sprühen, um das Zugmittel zu schmieren und zu kühlen, wobei dadurch insbesondere ein Verschleiß des Zugmittels sowie der mit dem Zugmittel in Wirkverbindung stehenden Komponenten des Kettentriebs verringert wird.
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Beispielsweise kann an einer Innenfläche der Öffnung, an einer Stirnfläche angrenzend an der Öffnung, und/oder an einer Außenfläche des Halteelements mindestens eine Vertiefung angeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Abschnitt des Druckmittelkanals auszubilden. Mit anderen Worten ist an der Innenfläche der Öffnung mindestens eine Vertiefung zur Ausbildung zumindest eines Abschnitts des Druckmittelkanals angeordnet. Alternativ oder ergänzend ist an einer Stirnfläche, die an der Öffnung angrenzt oder sich in der Öffnung selbst befindet, mindestens eine Vertiefung zur Ausbildung zumindest eines Abschnitts des Druckmittelkanals angeordnet. Alternativ oder ergänzend ist an einer Außenfläche des Befestigungsmittels mindestens eine Vertiefung zur Ausbildung zumindest eines Abschnitts des Druckmittelkanals angeordnet. Mithin kann der Druckmittelkanal aus mehreren Abschnitten bestehen, wobei die jeweiligen Abschnitte des Druckmittelkanals fluidisch miteinander verbunden sind und insbesondere zur Ölführung von einem Einlass bzw. Öleinlass an einem Grund der Öffnung für das Befestigungsmittel bis hin zu einem Auslass bzw. Ölauslass im Bereich des Zugmittels vorgesehen sind.
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Die Gleitschiene kann beispielsweise ein Stahlblechbauteil sein, dass vorzugsweise durch Tiefziehen umgeformt wird, wobei die Vertiefung bevorzugt durch Prägen ausgebildet wird. Alternativ kann die Gleitschiene durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt sein oder durch Gießen einer Aluminiumlegierung.
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Bevorzugt weist der Druckmittelkanal zumindest einen in axialer Richtung entlang des Befestigungsmittels verlaufenden ersten Abschnitt sowie zumindest einen in radialer Richtung vom Befestigungsmittel wegführenden zweiten Abschnitt auf. Demnach wird das Öl zunächst im Wesentlichen axial entlang des Befestigungsmittels geführt und dann derart umgelenkt, dass das Öl im Wesentlichen radial von dem Befestigungsmittel wegströmt. Mithin wird das Öl bezogen auf eine Längsachse des Befestigungsmittels zunächst von einem ersten axialen Bereich zu einem zweiten axialen Bereich geführt, und dann in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse des Befestigungsmittels weg geführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Befestigungsmittel als Schraube ausgebildet und weist einen Gewindeschaft auf, wobei ein Gewinde am Gewindeschaft zumindest einen Abschnitt des Druckmittelkanals ausbildet. Mithin wird zumindest entlang eines Abschnitts eines freien Gewindes des Gewindeschafts Öl geführt. Unter einem Abschnitt eines freien Gewindes ist ein Gewindeabschnitt zu verstehen, der nicht in ein Gewindeabschnitt eines Gegengewindes greift. Insbesondere ist das Gewinde des Gewindeschaftes an der Schraube axial länger als ein Gegengewinde an der zur Befestigung vorgesehenen Komponente des Verbrennungsmotors.
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Insbesondere ist die Öffnung dazu eingerichtet, eine fluidische Verbindung zu einem Ölkreislauf aufzuweisen. Beispielsweise wird der Druckmittelkanal mit Öl aus einem Ölkreislauf gespeist. Insbesondere ist eine Ölpumpe eingerichtet, Öl in den Druckmittelkanal zu fördern. Vorzugsweise ist der Druckmittelkanal mit einem Kreislauf eines hydraulischen Spannsystems fluidisch verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druckmittelkanal dazu eingerichtet, mit einer Ölgalerie des Verbrennungsmotors fluidisch verbunden zu sein. Insbesondere grenzt die Ölgalerie des Verbrennungsmotors zumindest mittelbar oder unmittelbar an den Druckmittelkanal und ist fluidisch mit diesem verbunden.
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Vorzugsweise weist der Druckmittelkanal einen Auslass auf, der dazu eingerichtet ist, Öl auf eine Innenseite des Zugmittels zu spritzen. Mit anderen Worten wird das Öl aus dem Druckmittelkanal über den Auslass, der in Form einer Austrittsöffnung oder einer Spritzdüse ausgebildet ist, auf eine Innenseite des Zugmittels gespritzt. Dadurch kann das Zugmittel vollständig mit Öl benetzt werden, da aufgrund von Fliehkräften bei der Umlenkung des Zugmittels an Zahnrädern, insbesondere am Kurbelwellenrad und an dem zumindest einen Nockenwellenrad, das Öl von der Innenseite des Zugmittels zur Außenseite des Zugmittels geführt wird. Ferner finden durch das Aufbringen bzw. Aufspritzen des Öls auf die Innenseite des Zugmittels weniger Schleuderverluste statt.
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Bevorzugt ist räumlich zwischen der Öffnung und dem Befestigungsmittel ein um eine Längsachse des Befestigungsmittels umlaufender Abschnitt des Druckmittelkanals ausbildet. Der umlaufende Abschnitt ist dazu eingerichtet, unabhängig von einer Position eines ersten Abschnitts des Druckmittelkanals einen zweiten Abschnitt des Druckmittelkanals mit dem ersten Abschnitt des Druckmittelkanals fluidisch zu verbinden. Insbesondere ist der umlaufende Abschnitt des Druckmittelkanals ringförmig ausgebildet und verbindet einen im Wesentlichen axial verlaufenden Abschnitt des Druckmittelkanals mit einem im Wesentlichen radial verlaufenden Abschnitt des Druckmittelkanals. Beispielsweise wird der umlaufende Abschnitt dadurch ausgebildet, dass die Öffnung einen geringfügig größeren Durchmesser als das Befestigungsmittel aufweist. Insbesondere weist die Öffnung einen Durchmesser auf, der 1mm größer als ein Durchmesser des Befestigungsmittels ist.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
- 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Kettentriebs gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik,
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kettentriebs,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Befestigungselements in einer Öffnung an einem Befestigungsabschnitt des erfindungsgemäßen Kettentriebs,
- 4a eine vereinfachte schematische Perspektivdarstellung des Befestigungselements des erfindungsgemäßen Kettentriebs,
- 4b eine weitere vereinfachte schematische Perspektivdarstellung des Befestigungselements des erfindungsgemäßen Kettentriebs,
- 5 eine schematische, teilweise geschnittene Perspektivdarstellung des Befestigungselements in der Öffnung an dem Befestigungsabschnitt des erfindungsgemäßen Kettentriebs,
- 6a eine schematische Perspektivdarstellung der Öffnung an dem Befestigungsabschnitt in einer Gleitschiene des erfindungsgemäßen Kettentriebs, und
- 6b eine weitere schematische Perspektivdarstellung der Öffnung an dem Befestigungsabschnitt in der Gleitschiene des erfindungsgemäßen Kettentriebs.
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In 1 ist ein allgemein bekannter Kettentrieb 1 mit einer hydraulischen Spannvorrichtung 10 für einen Verbrennungsmotor mit seinen wesentlichen Komponenten dargestellt. Der Kettentrieb 1 umfasst ein mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbundenes Antriebskettenrad 11, zwei mit jeweils einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors verbundene Abtriebskettenräder 12a, 12b sowie ein Zugmittel 2, das vorliegend als Steuerkette ausgebildet ist und das Antriebskettenrad 11 mit den beiden Abtriebskettenrädern 12a, 12b verbindet. Über ein Zugtrum 13 des Zugmittels 2 wird ein Antriebsmoment der Kurbelwelle auf die Nockenwellen übertragen. Am Zugtrum 13 wird das Zugmittel 2 mittels einer als Führungsschiene 3a ausgebildeten Gleitschiene 3 geführt. Das Zugmittel 2 wird an ihrem Leertrum 14 gespannt, um ihre Funktionalität über die Betriebsdauer gewährleisten zu können. Zu diesem Zweck wird das Zugmittel 2 mittels der hydraulischen Spannvorrichtung 10 und einer Spannschiene 3b mit einer Spannkraft beaufschlagt. Hydraulische Spannvorrichtungen 10 gemäß der beschriebenen Ausführungsform gewährleisten auch eine Dämpfung des Kettentriebs 1.
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2 zeigt einen erfindungsgemäßen Kettentrieb 1 für einen Verbrennungsmotor. Der Kettentrieb 1 weist unter anderem ein Zugmittel 2, das ein Antriebskettenrad 11 mit zwei Abtriebskettenrädern 12a, 12b verbindet, und eine als Führungsschiene 3a ausgebildete Gleitschiene 3 auf. Das Zugmittel 2 wird entlang der Führungsschiene 3a geführt, wobei ein Einlauf 15 in die Führungsschiene 3a zu den am höchsten belasteten Abschnitten des Zugmittels 2 am Kettentrieb 1 gehört. Am Einlauf 15 in die Führungsschiene 3a wirken auf dem Zugmittel 2 Zugkräfte in Richtung des Antriebskettenrades 11, vergleichsweise höhere Temperaturen sowie vergleichsweise erhöhter Abrieb und Verschleiß. Deswegen sollte dieser Bereich am Einlauf 15 in die Führungsschiene 3a besonders gut geschmiert und gekühlt werden.
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Die als Führungsschiene 3a ausgebildete Gleitschiene 3 weist einen Befestigungsabschnitt 4 auf, wobei der Befestigungsabschnitt 4 zumindest eine Öffnung 5 zur Aufnahme eines in den 3, 4a, 4b und 5 dargestellten Befestigungsmittels umfasst. Das Befestigungsmittel ist zur Befestigung der Führungsschiene 3a an einer angrenzenden Komponente des Verbrennungsmotors, die in den 3 und 5 dargestellt ist, vorgesehen. Ferner weist der Kettentrieb 1 auch eine als Spannschiene 3b ausgebildete Gleitschiene 3 auf, die dazu eingerichtet ist, mit einer nicht näher dargestellten Spannvorrichtung zusammenzuwirken. Die Spannschiene 3b und die Führungsschiene 3a sind über einen Grundkörper 17 zu einer Einheit zusammengefasst und bilden eine Kettentriebkassette. Der Grundkörper 17 kann mehrteileilig sowie vormontierbar gestaltet sein. Alternativ sowie hier nicht dargestellt, können der Befestigungsabschnitt 4 sowie die Öffnung 5 und das Befestigungsmittel 6 auch an einem anderen, insbesondere stationär festgelegten Bauteil des Kettentriebs 1 angeordnet sein.
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In 3 ist das als Schraube ausgebildete Befestigungsmittel 6 in der Öffnung 5 an dem Befestigungsabschnitt 4 der Gleitschiene 3 dargestellt. Das Befestigungsmittel 6 ist in die als Motorblock ausgebildete Komponente 7 des Verbrennungsmotors eingeschraubt, wobei ein Gewindeschaft 6a des Befestigungsmittels 6 teilweise in eine Gewindebohrung 16 an der Komponente 7 des Verbrennungsmotors eindringt. Mithin wird über das Befestigungsmittel 6 die Gleitschiene 3 stationär mit dem Motorblock verbunden und somit daran gehalten. Alternativ sowie hier nicht dargestellt, ist es auch denkbar, das Befestigungsmittel 6 an einem anderen umliegenden Bauteil einzuschrauben.
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Ein Bereich des Gewindeschaftes 6a, der nicht in die Gewindebohrung 16 an der Komponente 7 des Verbrennungsmotors eindringt, weist ein freies Gewinde auf, das mit keinem Gegengewinde zusammenwirkt. Mit anderen Worten ist eine zylindrische Innenmantelfläche der Öffnung 5 im Bereich des Gewindeschaftes 6a makroskopisch glatt ausgebildet und weist kein Gewinde auf. Die Öffnung 5 und das Befestigungsmittel 6 bilden gemeinsam einen Abschnitt eines Druckmittelkanals 8 aus. Über den Druckmittelkanal 8 wird eine Schmier- und Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl aus einer Ölgalerie, die an der Komponente 7 des Verbrennungsmotors ausgebildet ist, zwischen der Öffnung 5 und das Befestigungsmittel 6 geführt. An einer Außenfläche des Befestigungsmittels 6 sind zwei axial verlaufende Vertiefungen 8c zur Ausbildung eines Abschnitts des Druckmittelkanals 8 angeordnet. Die beiden Vertiefungen 8c sind in axialer Richtung nutförmig in dem Gewindeschaft 6a des Befestigungsmittels 6 eingelassen, sodass das Öl in diesem Bereich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 18 des Befestigungsmittels 6 verläuft. Ferner bildet das freie Gewinde gemeinsam mit der Mantelfläche der Öffnung 5 einen weiteren Abschnitt des Druckmittelkanals 8, wobei in diesem Bereich das Öl zum einen spiralförmig um die Längsachse 18 des Befestigungsmittels 6 verläuft, und zum anderen axial zwischen der Öffnung 5 und einer Mantelfläche des Befestigungsmittels 6 verläuft. Die gesamte Innenfläche der Öffnung 5 in diesem Bereich des Befestigungsmittels 6 weist eine geringe Vertiefung 8a zur Ausbildung eines Abschnitts des Druckmittelkanals 8 auf. Alternativ kann diese Vertiefung 8a auch entfallen, wobei dann anderweitig, vorzugsweise durch einen umlaufenden Spat zwischen Öffnung 5 und Befestigungsmittel 6 eine fluidische Verbindung bzw. eine Zirkulation von Öl hergestellt wird. Insbesondere weist die Öffnung 5 einen Durchmesser auf, der 1mm größer als ein Durchmesser des Befestigungsmittels 6 ist.
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Auch an einer Stirnfläche in der Öffnung 5 ist eine Vertiefung 8b zur Ausbildung eines Abschnitts des Druckmittelkanals 8 angeordnet. Die Stirnfläche in der Öffnung 5 ist vorliegend an einer Innenfläche der Öffnung 5 ausgebildet. Entlang der Vertiefung 8b in der Stirnfläche der Öffnung 5 verläuft das Öl im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 18 des Befestigungselements 6, wobei der Druckmittelkanal 8 in diesem Bereich in einen Auslass 9 mündet, der dazu eingerichtet ist, Öl auf eine Innenseite des Zugmittels 2 zu spritzen. Durch die Beölung des Zugmittels 2 an einer Innenseite und Verteilung des Öls durch Fliehkräfte bei der Umlenkung des Zugmittels 2 von innen nach außen, wird eine optimale Schmierung und Kühlung des gesamten Zugmittels 2 realisiert. Ferner werden dadurch auch Schleuderverluste minimiert.
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Das Befestigungselement 6 stützt sich mit einem Kopfabschnitt bzw. einer umlaufenden Schulter an der Stirnfläche in der Öffnung 5 axial ab und bildet zusammen mit der Vertiefung 8b an der Stirnfläche der Öffnung 5 einen Abschnitt des Druckmittelkanals 8, der in Richtung des Zugmittels 2 verläuft und den Auslass 9 aufweist. Mithin weist der Druckmittelkanal 8 zumindest einen in axialer Richtung entlang des Befestigungsmittels 6 verlaufenden ersten Abschnitt sowie zumindest einen in radialer Richtung vom Befestigungsmittel 6 wegführenden zweiten Abschnitt auf.
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Zwischen der Öffnung 5 und dem Befestigungsmittel 6, vorliegend in einem Bereich zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt des Druckmittelkanals 8 ist ein um die Längsachse 18 umlaufender Abschnitt des Druckmittelkanals 8 ausgebildet, wobei der umlaufende Abschnitt durch einen umlaufenden Spalt zwischen Öffnung 5 und Befestigungsmittel 6 ausgebildet ist. Dieser umlaufende Spalt ermöglicht eine von der Position des zweiten Abschnitts des Druckmittelkanals 8, der vorliegend durch die Vertiefung 8b an der Stirnfläche der Öffnung 5 und dem Befestigungsmittel 6 ausgebildet wird, unabhängige fluidische Verbindung zum ersten Abschnitt des Druckmittelkanals 8, der vorliegend jeweils durch die Vertiefung 8c an der Außenfläche des Befestigungsmittels 6 und die Öffnung 5 im Befestigungsabschnitt 4, sowie durch das freie Gewinde und die Vertiefung 8a an der Innenfläche der Öffnung 5 im Befestigungsabschnitt 4 gebildet wird.
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Beispielsweise kann die Position des Ölaustritts aus dem Auslass 9 durch Einstellung einer Höhe 19 zwischen einer Anlagefläche des Befestigungsabschnitts 4 an dem Motorblock und der Stirnfläche in der Öffnung 5, in der die Vertiefung 8b ausgebildet ist, erfolgen. Die Position des Ölaustritts kann somit optimal auf die Position des Zugmittels 2 ausgerichtet werden. Die Erfindung ermöglicht eine Ölführung einer zur Schmierung und Kühlung des Zugmittels 2 verfügbaren Ölmenge aus einem Bohrungsgrund bis hin zum Zugmittel 2. Zur Ölförderung kann eine hydraulische Pumpe dienen.
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Gemäß 4a und 4b ist das als Schraube ausgebildete Befestigungsmittel 6 vereinfacht dargestellt. Vorliegend wurde zur Vereinfachung auf die Darstellung des Gewindes an einem Gewindeschaft 6a des Befestigungsmittels 6 verzichtet. Ferner sind die erste und zweite Vertiefung 8c zur Ausbildung eines Abschnitts des Druckmittelkanals 8 am Gewindeschaft 6a des Befestigungsmittels 6 angeordnet.
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In 5 ist das Befestigungselement 6 in der Öffnung 5 an dem Befestigungsabschnitt 4 des Kettentriebs dargestellt. Über den Befestigungsabschnitt 4, der die Öffnung 5 aufweist, die das Befestigungselement 6 aufnimmt, wird die als Motorblock ausgebildete Komponente 7 des Verbrennungsmotors mit der Gleitschiene 3 verbunden. Im Fokus dieser Figur sind der Auslass 9 des Druckmittelkanals und die Vertiefung 8b an der Stirnfläche der Öffnung 5. Das Zugmittel 2 ist geschnitten dargestellt.
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Die Figuren 6a und 6b zeigen jeweils eine schematische Perspektivdarstellung der Öffnung 5, die an dem Befestigungsabschnitt 4 in der Gleitschiene 3 ausgebildet ist. Mithin ist die Gleitschiene 3 in diesen Figuren isoliert dargestellt. Ferner sind der Auslass 9 des Druckmittelkanals und die Vertiefung 8b in der Stirnfläche an der Innenfläche der Öffnung 5 dargestellt. Die Vertiefung 8b ist nutförmig sowie in radialer Richtung von einem Zentrum der Öffnung 5 gestreckt ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kettentrieb
- 2
- Zugmittel
- 3
- Gleitschiene
- 3a
- Führungsschiene
- 3b
- Spannschiene
- 4
- Befestigungsabschnitt
- 5
- Öffnung
- 6
- Befestigungsmittel
- 6a
- Gewindeschaft
- 7
- Komponente
- 8
- Druckmittelkanal
- 8a, 8b, 8c
- Vertiefung
- 9
- Auslass
- 10
- hydraulische Spannvorrichtung
- 11
- Antriebskettenrad
- 12a, 12b
- Antriebskettenrad
- 13
- Zugtrum
- 14
- Leertrum
- 15
- Einlauf in Gleitschiene
- 16
- Gewindebohrung
- 17
- Grundkörper
- 18
- Längsachse
- 19
- Höhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006058429 A1 [0002]
