Führungsanordnung für ein Umschlingunqsmittel und Spritzqusswerkzeuα zur Herstellung einer Führungsanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führungsanordnung für ein Umschlingungsmittel mit zumindest einer Führungseinrichtung, die zumindest zwei korrespondierende Führungszungen umfasst, zwischen denen das Umschlingungsmittel zumindest teilweise geführt ist, wobei die Führungszungen in einem vorbestimmten Abstand zueinander mittels eines Verbindungsbereiches gehalten sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen einer Führungseinrichtung einer Führungsanordnung für ein Umschlingungsmittel, umfassend zwei korrespondierende Spritzgusswerkzeughälften..
Aus der Fahrzeugtechnik ist beispielsweise eine Führungsanordnung zum Führen oder Aufnehmen eines Umschlingungsmittels für ein Getriebe, insbesondere für ein Kegelschei- benumschlingungsgetriebe (CVT-Getriebe), bekannt. Bei dem Kegelscheibenumschlingungs- getriebe wird das Umschlingungsmittel zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Scheibenpaaren verwendet, wobei das Umschlingungsmittel z.B. eine Kette oder ein Band ist. Um gewünschte akustische Anforderungen zu erfüllen, ist es erforderlich, die so genannten Trumschwingungen des Umschlingungsmittels zu reduzieren, um damit auch den Geräuschpegel zu verringern. Dazu wird eine Aufnahmeschiene als Führungseinrichtung zum teilweisen Aufnehmen des Umschlingungsmittels vorgesehen. Die Aufnahmeschiene umfasst korrespondierende Zungen, zwischen denen das Umschlingungsmittel geführt ist.
Es hat sich gezeigt, dass sich ein zwischen den beiden korrespondierenden Zungen gebildeter Kettenkanal bezüglich seiner Abmessung aufgrund von Temperaturschwankungen verändern kann. Dadurch ist es möglich, dass ein zu großes Spiel zwischen dem Umschlingungsmittel und den Führungsflächen des Kettenkanals auftritt, sodass die Trumschwingungen dadurch nicht mehr ausreichend reduziert werden können. Somit werden die akustischen Anforderungen nicht mehr erfüllt. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen kann es zum Verklemmen des Umschlingungsmittels und damit zu einem unerwünschten hohen Verschleiß kommen.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Führungsanordnung der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, welche derart ausgebildet ist, dass der Ab-
stand zwischen den Führungszungen unabhängig von Temperaturschwankungen etwa konstant gehalten wird.
Diese Aufgabe wird durch die vorgeschlagene Führungsanordnung für ein Umschlingungsmit- tel mit zumindest einer Führungseinrichtung gelöst, die zumindest zwei korrespondierende Führungszungen umfasst, zwischen denen das Umschlingungsmittel zumindest teilweise geführt ist, wobei die Führungszungen in einem vorbestimmten Abstand mittels eines Verbindungsbereiches gehalten sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auch bei erheblichen Temperaturänderungen der Abstand zwischen den Führungszungen durch das Verwenden von Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten etwa konstant ist.
Auf diese Weise kann einerseits ein Verklemmen bzw. ein hoher Verschleiß bei niedrigen Temperaturen und andrerseits eine mangelnde Dämpfung der Schwingungen des Umschlin- gungsmittels bei hohen Temperaturen mit der erfindungsgemäßen Führungsanordnung in vorteilhafter Weise verhindert werden. Durch die Verwendung von Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten kann das Ausdehnen bzw. Zusammenziehen des einen Werkstoffes durch den jeweils anderen Werkstoff kompensiert werden. Somit wird insgesamt ein nahezu konstanter Abstand zwischen den beiden Führungszungen bei der erfindungsgemäßen Führungsanordnung gewährleistet, sodass das Umschlingungsmittel unabhängig von Temperaturänderungen optimal geführt wird, sodass die möglichen Schwingungen des Umschlingungsmittels derart reduziert werden, dass hohe akustische Anforderungen durch die erfindungsgemäße Führungsanordnung erfüllt werden.
Eine mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass als Werkstoff der Führungseinrichtung im Wesentlichen ein Kunststoff mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Verbindungsbereich der Führungseinrichtung zumindest ein Element oder dergleichen aus einem Werkstoff mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten umfasst. Es ist z. B. möglich, dass der Verbindungsbereich abschnittsweise aus einem Material mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der ansonsten für die Führungseinrichtung verwendete Werkstoff gefertigt ist. Durch die gewählte Kombination der verschiedenen Werkstoffe bei der erfindungsgemäßen Führungsanordnung können die oben beschriebenen Vorteile erreicht werden.
Es sind auch andere Kombinationen von Werkstoffen verwendbar, um den beschriebenen Effekt zu erreichen. Bevorzugt jedoch, werden die Führungszungen und auch der Verbindungsbereich überwiegend aus einem Kunststoff mit einem relativ hohen Wärmeausdeh-
nungskoeffizienten gefertigt, da dieser Werkstoff optimale Gleit- bzw. Führungseigenschaften für das Umschlingungsmittel darstellt. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang als Werkstoffpaar ein Hochtemperatur-Polymer, wie z.B. Polyamid PA 46 oder dergleichen verwendet werden und als Werkstoff mit niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten CK 75 Stahl oder dergleichen eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Führungseinrichtung z.B. aus Stahl, Aluminium oder aus GFK-Kunststoff mit aufgeschäumter Reibfläche verwendet wird und das Element bzw. Einlegeteil aus einem Material mit einem anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt ist. Es ist auch denkbar, dass Verbindungen zwischen den Führungszungen als Verbindungsbereich vorgesehen sind, wobei die Verbindungen durch Schrauben, Stifte, Nieten oder anderen Verbindungsmitteln mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten gebildet werden.
Unabhängig von der Wahl der zu verwendenden Werkstoffe kann gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass das Element zumindest teilweise in den Verbindungsbereich der Führungseinrichtung integriert ist. Bei dieser Variante kann das Element z.B. im Rahmen der Fertigung der Führungseinrichtung in den Verbindungsbereich eingeformt werden.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass das Element lösbar mit der Führungseinrichtung verbunden ist. Bei dieser Ausführung kann das Element auch nach der Fertigung der Führungseinrichtung an dieser befestigt werden. Die Befestigung kann z.B. durch eine formschlüssige Verbindung oder dergleichen, wie z.B. eine Verrastung, an dem Verbindungsbereich der Führungseinrichtung realisiert werden. Es sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar.
Im Rahmen einer nächsten möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Element als etwa U-förmiger Metallbügel ausgebildet sein. Vorzugsweise kann der Metallbügel z.B. aus einem CK 75-Stahl gefertigt sein, der einen relativ niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Es sind auch andere konstruktive Ausgestaltungen des Elements möglich. Die U-förmige Ausgestaltung wird jedoch bevorzugt verwendet, wenn das Element als Einlegeteil in den stegförmigen Verbindungsbereich eingepasst wird. Vorzugsweise kann die Abmessung der Basis des U-förmigen Metallbügels etwa der Abmessung des Verbindungsbereiches entsprechen, um eine optimale Kompensation der Wärmedehnungen zu realisieren. Um eine optimale Anbindung an die Führungszungen zu gewährleisten, können die Schenkel des U-förmigen Metallbügels Übergangsbereiche aufweisen, die gemäß, einer
nächsten Weiterbildung in die jeweils zugeordnete Führungszunge eingeformt sind. Auf diese Weise wird auch eine ausreichende Steifigkeit der Führungseinrichtung gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Führungsanordnung kann gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung einen etwa stegförmigen Verbindungsbereich zum Halten der korrespondierenden Führungszungen in einem vorbestimmten Abstand aufweisen. Die Führungszungen dienen dabei als Führungsschienen bzw. Gleitschienen. Durch den stegförmigen Verbindungsbereich wird eine im Querschnitt etwa U-förmige Form der Führungseinrichtungen vorgesehen. Es sind auch andere konstruktive Ausgestaltungen denkbar..
Um eine optimale Kraftverteilung an dem Verbindungsbereich zu gewährleisten, kann der etwa stegförmige Verbindungsbereich vorzugsweise eine ovalförmige Ausnehmung aufweisen. Die elliptische Form der Ausnehmung bewirkt einen günstigen Kraftverlauf im Bereich des Verbindungssteges und verhindert bei starken Temperaturschwankungen die Bildung von Spannungen. Demzufolge werden Risse oder andere Beschädigungen an dem Verbindungsbereich verhindert.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Führungsanordnung kann bei verschiedenen Umschlin- gungsmitteln eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Führungsanordnung bei normalen Kettenantrieben, Ketten für ein CVT-Getriebe, bei Zahnkettenantrieben oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen einer Führungseinrichtung einer Führungsanordnung für ein Umschlingungsmittel, umfassend zwei korrespondierende Spritzgusswerkzeughälften, gelöst. Erfindungsgemäß ist wenigstens das Element aus einem Werkstoff mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten in einer Spritzgusswerkzeughälfte gehalten. Wenn die Führungseinrichtung aus einem Kunststoff hergestellt wird, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Element in einer der Spritzgusswerkzeughälften zur Herstellung der Führungseinrichtung gehalten ist. Somit kann beim Spritzvorgang die korrekte Position des Elements zu jedem Zeitpunkt sichergestellt werden. Dazu können Halterungen verschiedenster Art verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spritzgusswerkzeughälfte zumindest einen Magnet oder dergleichen zum Halten des Elements aufweist. Um auch die korrekte Ausrichtung des Elements beim Herstellen der Führungseinrichtung zu gewährleisten, kann die Spritzgusswerkzeughälfte z.B. Positionierstifte
oder dergleichen aufweisen, die das Element in gewünschter Weise an dem Spritzgusswerkzeug ausrichten.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsanordnung für ein Umschlingungsmittel;
Figur 2 eine geschnittene Teilansicht der Führungsanordnung bei der Herstellung in einem Spritzgusswerkzeug;
Figur 3 eine vergrößerte dreidimensionale Teilansicht der erfindungsgemäßen Führungsanordnung; und
Figur 4 eine vergrößerte dreidimensionale Einzelteilansicht eines in die Führungsanordnung zu integrierenden Elements.
In Figur 1 ist eine dreidimensionale Ansicht einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsanordnung für ein nicht weiter dargestelltes Umschlingungsmittel gezeigt.
Die Führungsanordnung umfasst eine Führungseinrichtung 1 , die zumindest zwei korrespondierende Führungszungen 2, 3 aufweist, zwischen denen ein Umschlingungsmittel zumindest teilweise geführt ist. Die beiden Führungszungen 2, 3 bilden als Gleitschienen einen Führungskanal für das Umschlingungsmittel, um Schwingungen des Umschlingungsmit- tels zu reduzieren. Die beiden Führungszungen 2, 3 sind in einem vorbestimmten Abstand a mittels eines gemeinsamen Verbindungsbereiches 4 gehalten. Der Verbindungsbereich 4 ist in Fig. 1 aufgebrochen bzw. teilgeschnitten dargestellt, sodass ein integriertes Element sichtbar ist. Diese Darstellung ist in Fig. 1 durch einen Kreis gekennzeichnet. Der Verbindungsbereich 4 ist etwa stegförmig mit einer etwa trapezförmigen Grundfläche ausgebildet. Die Führungseinrichtung 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus einem Hochtemperaturpolymer, nämlich einem Polyamid PA 46 gefertigt. Dieser Werkstoff PA 46 weist einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Führungsanordnung aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, um auf diese Weise auch bei Temperaturveränderungen den Abstand a zwischen den Führungszungen 2, 3 etwa konstant zu halten. Somit kann durch die Kombination der Werkstoffe mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten eine Kompensation durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen der Werkstoffe realisiert werden. Demzufolge kann die erfindungsgemäße Führungsanordnung auch bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen eine etwa gleich bleibende Führungseigenschaft für das Umschlingungsmittel sicherstellen.
Die Führungszungen 2, 3 und der Verbindungsbereich 4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel aus Kunststoff mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt. Der Verbindungsbereich 4 weist zusätzlich das in Fig. 1 schon angedeutete Element aus einem Werkstoff mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z.B. CK75 auf. Das Element ist als etwa U-förmiger Metallbügel 5 ausgebildet und in den im Querschnitt ebenfalls etwa U-förmig ausgebildeten Verbindungsbereich 4 eingeformt, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist.
In Figur 2 ist eine vergrößerte geschnittene Teilansicht der Führungseinrichtung 1 bei der Herstellung gezeigt. Dabei befindet sich die Führungseinrichtung 1 in einer Spritzgusswerkzeughälfte 6, in dem die Führungseinrichtung 1 gefertigt wurde. Der Metallbügel 5 wird vor der Herstellung der Fertigungseinrichtung 1 an dem Spritzgusswerkzeug 6 bzw. an einer der Spritzgusswerkzeughälften 6 befestigt. Dazu ist ein Magnet 7 an der Spritzgusswerkzeughälfte 6 vorgesehen, mit dem der Metallbügel 5 vor und während des Spritzvorganges in einer bestimmten Position gehalten wird.
Des weiteren sind Positionierstifte 8, 9 vorgesehen, die jeweils in einer Ausnehmung 10, 11 gehalten sind. Die Positionierstifte 8, 9 dienen zur korrekten Ausrichtung des Metallbügels 5 während des Spritzvorganges bei der Herstellung der Führungseinrichtung 1. Neben den Positionierstiften 8, 9 ist auch ein Gegenhalter 18 an der Spritzgusswerkzeughälfte 6 vorgesehen. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der Übergang zwischen der Basis 12 des U-förmigen Metallbügels 5 und den Schenkeln 13, 14 des U-förmigen Metallbügels 5 jeweils als Sicke zur Versteifung ausgebildet.
In Figur 3 ist eine vergrößerte Teilansicht der erfindungsgemäßen Führungsanordnung dargestellt. Aus dieser Ansicht ist ersichtlich, dass der stegförmige Verbindungsbereich 4 eine etwa trapezförmige Grundfläche aufweist, die etwa mittig eine ovalförmige Ausnehmung 15 aufweist. Die daraus resultierende elliptische Form des Randbereiches der Ausnehmung 15 be-
wirkt eine optimale Kraftverteilung an dem Verbindungsbereich 4, sodass auch bei starken Temperaturschwankungen keine kritischen thermischen Spannungen auftreten, die Beschädigungen hervorrufen können.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführung des Metallbügels 5' dargestellt, der in den Verbindungsbereich 4 z. B. durch Umspritzen integriert werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann die Basis 12 des Metallbügels 5' an die Form des stegförmigen Verbindungsbereiches 4 ange- passt sein. Die U-förmigen Schenkel 13, 14 des Metallbügels 5' können erweiterte Übergangsbereiche 16, 17 aufweisen, die in die Führungszungen 2, 3 bei der Spritzgussherstellung der Führungseinrichtung 1 eingeformt werden, um insgesamt eine höhere Steifigkeit und eine optimale Einbindung des Metallbügels 5' in die Führungseinrichtung 1 zu realisieren.
Bezuqszeichenliste
1 Führungseinrichtung
2 Führungszunge
3 Führungszunge Verbindungsbereich
5, 5' U-förmiger Metalllbügel
6 Spritzgusswerkzeughälfte
7 Magnet
8 Positionierstift
9 Positionierstift
10 Ausnehmung
11 Ausnehmung
12 Basis
13 Schenkel
14 Schenkel
15 ovalförmige Ausnehmung
16 Übergangsbereich
17 Übergangsbereich
18 Gegenhalter a Abstand zwischen den Führungszungen