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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Führung
für ein
endloses, flexibles Energie-Übertragungsmedium,
wie Rollenketten, schallgedämpfte Ketten,
oder dergleichen, die verwende: wird, um Energie von einem Antriebs-Kettenrad
an ein oder mehr Abtriebs-Kettenräder zu übertragen, wie zum Beispiel
bei einer Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors. Insbesondere
betrifft die Endung eine Kunststoff-Führung,
an der das Übertragungsmedium
entlang gleitet. Die Führung
kann eine fixierte Führung oder
eine bewegliche Führung
sein, die zur Regelung der Spannung im Übertragungsmedium dient.
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Bei einem Kraftfahrzeug-Motor oder
dergleichen ist eine Führung
für ein Übertragungsmedium, egal
ob es eine bewegliche Führung
oder eine fixierte Führung
ist, üblicherweise
an einem Motorblock oder einem anderen Rahmen mittels einer oder
mehrerer Montageschrauben oder Montagebolzen angebracht. Eine bewegliche
Führung
kann als ein Spannhebel dienen, um eine geeignete Spannung einem Übertragungsmedium
aufzuerlegen, um ein Versagen der Übertragung auf Grund von übermäßiger Spannung
oder übermäßiger Lockerheit
der Kette zu verhindern. Eine fixierte Führung, wie eine Führungsschiene
oder dergleichen, hält
das Übertragungsmedium
auf der erforderlichen Umlaufbahn, um Schwingungsgeräusche, axiales
Abspringen und außer
Eingriff gelangen des umlaufenden Übertragungsmediums mit seinen
Kettenrädern
zu verhindern.
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Eine in den 6 bis 8 dargestellte
herkömmliche
Kunststoff-Führung 100,
welche im vorliegenden Fall ein Spannhebel ist, ist aus einem einzigen
Kunstharz gegossen. Die Führung 100 weist eine
Gleitschiene 101 auf deren Vorderseite eine umlaufende
Antriebskette C entlanggleitet, und einen Schienenträger 102 auf,
der auf der Rückseite
angeordnet ist und sich in Längsrichtung
der Gleitschiene 101 erstreckt. Der Schienenträger 102 weist
eine Nabe 102a mit einer Montage-Öffnung 103 zur schwenkbaren
Aufnahme einer Montageschraube oder eines -bolzens, die beziehungsweise
der an einem Motorblock oder einem geeigneten Rahmen angebracht
ist, auf. Der Schienenträger 102 weist
auch einen Spanner-Kontaktbereich 102b für einen
Kontakt mit einem Plungerkolben eines Spanners (nicht dargestellt)
auf. Der Plungerkolben steuert die Schwenkstellung des Spannhebels,
wodurch er eine geeignete Spannung der umlaufenden Antriebskette C
auferlegt und ein Versagen auf Grund übermäßigem Spannen oder übermäßigem Lockern
der Antriebskette C verhindert. Rippen 102c, die in 6 dargestellt sind, verstärken die
Führung 100,
wobei sie gleichzeitig der Gewichtsreduzierung dienen.
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Da die herkömmliche Kunststoff-Führung 100 einstückig aus
einem einzigen Kunstharz gegossen ist, war es nicht möglich die
für eine
Gleitschiene 101 erforderlichen Gleiteigenschaften und
die für
einen Schienenträger 102 erforderlichen
Festigkeitseigenschaften, insbesondere in der Umgebung eines Kraftfahrzeug-Motors
mit hohen Temperaturen von um 150°C,
miteinander zu vereinen und beizubehalten. Wenn zum Beispiel die
Kunststoff-Führung 100 aus
einem Kunststoff-Material mit ausgezeichneten Gleiteigenschaften
und ausgezeichneter Verschleißbeständigkeit
gegossen wird, hat die Führung 100 eine
geringe mechanische Festigkeit. Wenn jedoch die Querschnittsabmessungen
erhöht
werden, um die unzulängliche
Festigkeit auszugleichen, wird die Dicke der Führung erhöht und der erforderliche Bauraum
für die
Führung
zur Anbringung am Motorblock wird ebenfalls vergrößert.
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Um an das oben genannte Problem heranzugehen,
wurde vorgeschlagen eine Gleitschiene vorzusehen, die einen Träger, welcher
aus einem hochfesten Kunstharz besteht, und eine Gleiteinlage aufweist,
die mit dem Träger
verbunden ist und aus einem verschleißbeständigen Kunstharz besteht. Entweder
der Träger
oder die Gleiteinlage werden gegossen und anschließend als
Form für
ein Einspritzgießen
des anderen Teil; verwendet, wie in der japanischen Patentschrift
Nr. 2818795 (Seiten 3 und 4, und 2)
offenbart.
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Alternativ wurde ein Kettenspanner
in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei. 8-254253
(Seite 2, 3) vorgeschlagen,
bei dem ein Stahlblech oder dergleichen als Kernmaterial mittels
Insert-Technik eingegossen ist.
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Eine weitere Möglichkeit ist, wie in der japanischen
Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei. 9-324439 (Seiten 3 bis 4, 2) beschrieben, eine Führungsschiene
vorzusehen, in der eine glatte Gleiteinlage eingepasst ist und an
einem Träger
mittels Reibung fixiert ist.
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Der zweistufige Gieß-Prozeß, der zur
Herstellung der Gleitschiene, die in der japanischer Patentschrift
Nr. 2818795 offenbart ist, hat ein langen Gieß-Zyklus. Ein weiteres Problem
ist, dass, selbst wenn eine Schwalbenschwanznut verwendet wird, um
die beiden Kunstharze zu verbinden, die Festigkeit der Verbindung
der beiden Kunstharze gering ist. Ferner hat die Form eine komplizierte
Gestalt, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.
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Bei dem in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift
Nr. Hei. 8-254253 offenbaren Kettenspanner kann der Unterschied
zwischen den thermischen Expansionskoeffizienten des Stahlblech-Kernmaterials
und des Kunststoff-Materials bewirken, dass sich die Führung verformt
und bricht. Darüber hinaus
erhöht
die Verwendung eines Stahlblech-Kerns das Gewicht der Führung. Außerdem ist das
Auseinanderbauen einer mittels Insert-Technik gegossenen Führung und
das Recyceln des gegossenen Produkts schwierig.
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Gemäß der in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift
Nr. Hei. 9-324839 offenbarten Führungsschiene,
bei der eine zuvor hergestellte Gleiteinlage in einen Träger mittels
Reibung eingepasst ist, sind die Herstellungsschritte schwierig
und nachteilig, da sie die Herstellungskosten erhöhen. Ferner ist
die Führung
einer Bruchgefahr ausgesetzt und aus Sicht in Hinblick auf die Verlässlichkeit
und mechanische Festigkeit nicht ausreichend.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Führung
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Führung gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Führung
für ein
endloses, flexibles Energie-Übertragungsmedium
vorgesehen, welche eine längliche Gleitschiene
mit einer Fläche
entlang der und in deren Längsrichtung
das Übertragungsmedium
in Gleitkontakt umläuft,
und einen länglichen
Schienenträger aufweist,
der sich in der Längsrichtung
erstreckt, um die Gleitschiene zu unterstützen. Die Gleitschiene und
der Schienenträger
sind mittels Sandwich-Gießens
hergestellt, um eine Führung
zur Führung und/oder
Aufrechterhaltung einer Spannung im Übertragungsmedium zu bilden.
Die Gleitschiene und der Schienenträger sind einstückig aus
einem ersten, hochfesten Polymer-Kunstharz-Material ausgebildet. Die
einstückig
ausgebildete Gleitschiene und der Schienenträger haben eine Außenfläche, die
vollständig
bedeckt ist durch ein verschleißfestes
zweites Polymer-Kunstharz-Material.
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Das erste Polymer-Kunstharz-Material
ist vorzugsweise ein Polyamid 46 Kunstharz, ein aromatisches Polyamid
Kunstharz oder ein glasfaserverstärktes Polyamid 66 Kunstharz.
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Das zweite Polmyer-Kunstharz-Material
ist vorzugsweise ein Polyamid 66 Kunstharz oder ein Polyamid 6 Kunstharz
ist.
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Die Bezeichnung "Sandwich-Gießen" betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines gegossenen Produkts, das aus zwei Arten von Polymer-Kunstharz-Materialien
besteht, die geformt werden, indem die zwei Arten Polymer-Kunstharz-Materialien
geschmolzen gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig in eine
Form mit einer Gestalt, welche der äußeren Gestalt des gegossenen
Produkts entspricht, eingespritzt werden. Das Produkt wird manchmal
als ein zweischichtiger Guss mit Kern und Hautschicht gezeichnet.
Das Sandwich-Gießverfahren
gemäß der Erfindung
kann mit bekannter Sandwich-Gieß-Spritzgieß-Maschinen
durchgeführt
werden.
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Obwohl bekannte Sandwich-Gieß-Spritzgieß-Maschinen
mit verschiedenen Sandwich-Einspritzdüsen versehen sind, wird vorzugsweise
eine Sandwich-Einspritzdüse von paralleler
Bauart mit einem Torpedo (das heißt einem Einspritz-Umschaltelement zum
Umschalten zwischen einem Haut-Polymer-Kunststoff und einem Kern-Polymer-Kunststoff) zur
Herstellung einer erfindungsgemäßen Führung verwendet.
Dieser Torpedo wird vor- und zurückbewegt,
so dass die Einspritzmenge genau entsprechend der Form des gegossenen
Produkts gesteuert werden kann.
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Die Einspritzmenge kann die Festigkeit
der Führung
bestimmen. Zum Beispiel kann die Festigkeit der Führung durch
Verringerung der Dicke der Hautschicht und durch Vergrößerung des
Volumens der Kernschicht erhöht
werden.
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Obwohl es keine spezielle Begrenzung
bei der Wahl des ersten und zweiten Polymer-Kunststoffs gibt, werden
Polymer-Kunststoffe bevorzugt, die eine chemische Affinität und ähnliche
Schrumpfungs-Charakteristiken haben, damit sie miteinander in ihren
Grenzbereichen beim Sandwich-Gießen stark vermischt werden.
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Da die Gleitschiene und der Schienenträger einstückig miteinander
auf vollständig
vermischte Weise verbunden sind, hat die erfindungsgemäße Führung eine
bessere Haltbarkeit als herkömmliche Führungen,
die aus einem einzigen Material bestehen, oder als Führungen,
die aus mechanisch miteinander verbundenen Elementen zusammengesetzt ist.
Sie kann einer Kette oder einem anderen Übertragungsmedium über eine
lange Zeitdauer hinweg eine geeignete Spannung auferlegen.
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Das zweite Polymer-Kunstharz, das
die gesamte äußere Oberfläche der
Gleitschiene und des Schienenträgers
der mittels Sandwich-Gießens
hergestellten Führung
bedeckt, zeigt eine ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit und kann über eine
lange Zeitdauer in Gleitkontakt mit einem umlaufenden Übertragungsmedium
bleiben. Außerdem
werden die Gleitschiene und der Schienenträger durch die Haut, die aus
dem zweiten Polymer-Kunstharz-Material besteht, verstärkt. Deshalb
zeigt die mittels Sandwich-Gießens
hergestellte Führung
eine hervorragende Haltbarkeit.
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Im Folgenden wird die vorliegende
Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht zur Erläuterung
einer typischen Anwendung der Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer mittels Sandwich-Gießens hergestellten
Führung
für eine Übertragungsvorrichtung,
die ein Beispiel der Erfindung ist,
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3 einen
Schnitt entlang der Ebene 3-3 von 2,
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4 einen
Schnitt entlang der Ebene 4-4 von 2,
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5 einen
Schnitt entlang der Ebene 5-5 von 2,
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6 eine
Seitenansicht einer herkömmlichen
beweglichen Führung,
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7 einen
Schnitt entlang der Ebene 7-7 von 6,
und
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8 einen
Schnitt entlang der Ebene 8-8 von 6.
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Wie in 1 dargestellt,
wird eine mittels Sandwich-Gießens
hergestellte Führung 10 in
Verbindung mit einer umlaufenden Antriebskette C verwendet, die
in Eingriff mit einem Antriebs-Kettenrad S1 und einem Paar von Abtriebs-Kettenrädern S2
ist. Die Führung 10,
bei der es sich im vorliegenden Fall um eine bewegliche Führung handelt,
ist in Gleitkontakt mit der Antriebskette C und erhält die Spannung in
derselben aufrecht.
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Wie in den 2 bis 4 dargestellt,
weist die mittels Sandwich-Gießens
hergestellte Führung 10 eine
Lauf- oder Gleitschiene 11 auf, die sich in Richtung des
Umlaufs der Antriebskette C erstreckt und eine bogenförmige Gleitkontakt-Fläche 11a aufweist. Die
Führung 10 weist
auch einen Schienenträger 12 auf,
der sich in Längsrichtung
entlang der Gleitschiene 11 auf der der Gleitkontakt-Fläche 11a gegenüberliegenden
Seite erstreckt. Der Schienenträger 12 weist
ein Nabe 12a mit einer Montage-Öffnung 14 zum schwenkbaren
Anbringen der Führung 10 an
einem Motorblock, so dass sie als bewegliche Führung dient, auf. Ein Spannerkontaktbereich 12b ist
zum Kontaktieren eines Spanners (nicht dargestellt) vorgesehen.
Der Spanner übt
eine geeignete Spannung auf die Antriebskette C aus, um ein Versagen
der Übertragung
auf Grund übermäßiger Spannung
oder übermäßiger Lockerheit
der Antriebskette C zu vermeiden. Verstärkungsrippen 12c dienen
zur Verstärkung
und tragen zur Gewichtsreduzierung bei.
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Ein erstes, hochfestes Polymer-Kunstharz-Material,
bestehend aus glasfaserverstärktem Polyamid
66 Kunstharz, bildet die Kernschichten der Gleitschiene 11 und
des Schienenträgers 12.
Beide Teile sind einstückig
miteinander und vollständig
vermischt miteinander ausgebildet, so dass die erforderliche Festigkeit
bei einer Umgebung in einem Fahrzeugmotor mit hohen Temperaturen
auf hohem Niveau über
eine lange Zeitdauer erhalten werden kann.
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Beliebige Polyamid-Kunstharze, wie
beispielsweise Polyamid 46 Kunstharz, aromatisches Polyamid-Kunstharz
oder dergleichen, oder glasfaserverstärktes Polyamid 66 Kunstharz,
das eine große
Festigkeit über
eine lange Zeitdauer hinweg zeigt, können als erstes Polymer-Kunstharz
verwendet werden. Glasfaserverstärktes
Polyamid 65 Kunstharz ist am besten geeignet als erstes Polymer-Kunstharz.
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Ein verschleißbeständiges zweites Polymer-Kunstharz-Material,
bestehend aus Polyamid 66 Kunstharz, kann an die Außenschicht
der einstückig ausgebildeten
Kernschichten der Gleitschiene 11 und des Schienenträgers 12 angepasst
sein. Diese zweite Polymer-Kunstharz-Material ist hoch verschleißfest und
kann über
eine lange Zeitdauer hinweg mit der Antriebskette C in Gleitkontakt
stehen. Zusätzlich
erhöht
das zweite Polymer-Kunstharz die Festigkeit der Gleitschiene 11 und
des Schienenträgers 12.
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Ein beliebiges Polyamid-Kunstharz,
das über eine
lange Zeitdauer hinweg Verschleißbeständigkeit zeigt bei einem Gleitkontakt
mit der Antriebskette C, kann als zweites Polymer-Kunstharz verwendet
werden. Polyamid 66 Kunstharz und Polyamid 46 Kunstharz sind hierfür insbesondere
geeignet. Andererseits ist glasfaserverstärktes Polyamid 66 Kunstharz nicht
als zweites Polymer-Kunstharz geeignet.
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Vorzugsweise ist die Verschleißbeständigkeit
des zweiten Polymer-Kunstharzes größer als die des ersten Polymer-Kunstharzes,
und die Festigkeit des ersten Polymer-Kunstharzes ist größer als
die des zweiten Polymer-Kunstharzes.
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Die Führungsstruktur wird mittels
Sandwich-Gießen
folgendermaßen
hergestellt. Zuerst wird ein Polyamid 66 Kunstharz aus einer Sandwich-Düse einer
Sandwich-Gieß-Spritzgieß-Maschine
eingespritzt in eine einzige und einfache Form, welche eine innere
Gestalt entsprechend der erwünschten äußeren Gestalt
der Führung 10 aufweist. Dies
startet das Formen der verschleißbeständigen Hautschicht, die über die
gesamte äußere Form
der Führungsschiene 11 und
des Schienenträgers 12 durch
das zweite, verschleißbeständige Polymer-Kunstharz
gebildet wird.
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Dann, gleichzeitig oder im Wesentlichen
zur gleichen Zeit wie der Beginn des Einspritzens der aus Polyamid
66 Kunstharz bestehenden Hautschicht, wird ein glasfaserverstärktes Polyamid
66 Kunstharz (erstes Kunstharz) eingespritzt, um die Führungsschiene 11 und
den Schienenträger 12 als
Kernschicht aus einem Polymer-Kunstharz-Material
mit großer
Festigkeit zu bilden. Nachdem die Form gekühlt wurde, wird das gegossene
Produkt aus der Form entfernt, wodurch der Gieß-Zyklus beendet ist.
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Bei der mittels Sandwich-Gießens hergestellten
Führung 10 sind,
da die einstückig
ausgebildete Gleitschiene 11 und der Schienenträger 12 vollständig mit
einer äußeren Schicht
aus Polyamid 66 Kunstharz bedeckt sind, die Gleitschiene 11 und
der Schienenträger 12 fester
miteinander verbunden. Darüber
hinaus sind die Oberflächenbereiche
der Nabe 12a und der Montage-Öffnung 13, die an
einem Ende des Schienenträgers 12 zur
Anbringung der beweglichen Führung 10 vorgesehen
sind, mit einem Polyamid 66 Kunstharz einspritzgegossen. Folglich kann
die mittels Sandwich-Gießens
hergestellte Führung 10 über eine
lange Zeitdauer hinweg reibungslos als schwenkbar bewegliche Führung funktionieren,
die eine geeignete Spannung unter Verhinderung einer übermäßigen Spannung
oder Lockerheit in einer umlaufenden Antriebskette C aufrecht erhält.
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Da die gesamte bewegliche Führung 10 der Übertragungsvorrichtung
aus einem Polymer-Kunstharz besteht, kann eine Gewichtsreduzierung
der Führung 10 ermöglicht werden
und die Führung 10 kann
einfach recycelt werden, ohne ein Auseinanderbauen und Trennen ihrer
Bauteile, nachdem sie vom Motor entfernt wurde.
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Das Gießen der Gleitschiene, das Gießen des
Schienenträgers
und eine Verbindung der Gleitschiene und des Schienenträgers kann
gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig in einer einzigen, einfachen
Form und in einem einzigen Schritt erfolgen. Somit benötigt die
mittels Sandwich-Gießens hergestellte
erfindungsgemäße Führung keine
herkömmliche
spezielle Form und komplizierte Herstellungsschritte. Die Gieß-Zyklus-Dauer
und die Herstellungskosten werden wesentlich reduziert. Ferner wird,
da die mittels Sandwich-Gießens
hergestellte Führung
kein Stahlblech oder dergleichen als Kernmaterial benötigt, das
Gewicht der Führung
wesentlich verringert und die gegossene erfindungsgemäße Führung kann
zu einer Reduzierung der Treibstoffkosten und einer Verringerung
von Schwingungsgeräuschen
durch verringerte Schwingungsenergie beitragen. Zusätzlich müssen, da
die gesamte mittels Sandwich-Gießens hergestellte Führung aus
Polymer-Kunstharzen besteht, diese nach dem Entfernen von der Übertragungsvorrichtung
auseinandergebaut oder getrennt werden, so dass das Recyceln vereinfacht
wird.
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Da zwei arten von vermischtem Polymer-Kunstharz
gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig spritzgegossen und
einstückig
miteinander verbunden werden, in einem vollständig vermischten Zustand, können sich
die großen
Festigkeitseigenschaften des ersten Polymer-Kunstharzes mit der
Verschleißbeständigkeit
des zweiten Polymer-Kunstharzes ergänzen. Das erste und das zweite
Polymer-Kunstharz können
unter Berücksichtigung
der Verhältnisse
ihrer Verschleißbeständigkeit und
ihrer Festigkeitseigenschaften und den hohen Umgebungstemperaturen
in einem Kraftfahrzeug-Motor oder dergleichen ausgewählt werden.
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Da die Außenfläche der Gleitschiene und des
Schienenträgers,
die einstückig
aus einem hochfesten ersten Polymer-Kunstharz gegossen sind, vollständig durch
ein zweites verschleißbeständiges Polymer-Kunstharz
bedeckt ist, wird die Festigkeit der Gleitschiene und des Schienenträgers durch
die Hautschicht des zweiten Polymer-Kunstharzes verstärkt und
die mittels Sandwich-Gießens
hergestellte erfindungsgemäße Führung hat
eine ausgezeichnete Haltbarkeit. Deshalb kann die für die Gleitschiene
erforderliche Verschleißbeständigkeit
und die für
den Schienenträger
erforderliche Festigkeit auf hohem Niveau über eine lange Zeitdauer hinweg
bei hohen Umgebungstemperaturen, wie im Inneren eines Kraftfahrzeug-Motors, entsprechend
beibehalten werden.
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Außerdem sind die Oberflächenschicht
der Nabe und der Montage-Öffnung,
die an einem Ende des Schienenträgers
zur Anbringung der beweglichen Führung
vorgesehen sind, einspritzgegossen aus dem zweiten Polymer-Kunstharz
mit guter Verschleißbeständigkeit.
Folglich kann die mittels Sandwich-Gießens hergestellte Führung reibungslos über eine
lange Zeitdauer hinweg als schwenkbar bewegliche Führung dienen,
um einer Kette oder einem anderen Übertragungsmedium eine geeignete
Spannung aufzuerlegen.