WO2005121599A1 - Zugmittelanordnung mit spanneinrichtung - Google Patents

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Abstract

Zugmittelanordnung, insbesondere zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Antriebsrad, wenigstens ein Abtriebsrad, ein Zugmittel sowie eine erste und eine zweite, miteinander definiert kraft­bzw. bewegungsübertragend verbundene Spannschiene, wobei eine Spannschiene mittels einer sich an der Spannschiene einerseits und andererseits extern abstützenden ersten Spanneinrichtung spannkraftbeaufschlagbar ist und die Spannschienen mittels einer zweiten Spanneinrichtung sowohl gegeneinander als auch gegenüber einem Gehäuse der Brennkraftmaschine spannkraftbeaufschlagbar sind.

Description

Beschreibung
Zugmittelanordnung mit Spanneinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Zugmittelanordnung, insbesondere zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Antriebsrad, wenigstens ein Abtriebsrad, ein Zugmittel sowie eine erste und eine zweite miteinander definiert kraft- bzw. bewegungsübertragend verbundene Spannschiene.
Der Antrieb von Nockenwellen von Brennkraftmaschinen erfolgt üblicherweise ausgehend von der Kurbelwelle mittels eines Zugmittels, wie Steuerkette oder Steuerriemen, wobei zur Unterbindung insbesondere von Querschwingungen Spanner zum Spannen des Zugmittels eingesetzt werden. Eine derartige Anordnung mit einem Kettenspanner, welcher einen mittels einer Blattfeder mechanisch kraftbeaufschlagten Schuh umfasst, ist in der DE 41 14948 A1 beschrieben.
Bei einer wie in der DE 41 14948 A1 beschriebenen Anordnung tritt bei einer Spannungserhöhung in der dem Spanner zugeordneten Trum, beispielsweise aufgrund von Schwingungen der Nockenwellen, in der anderen Trum zumindest kurzzeitig ein Spiel auf, sodass unerwünschte Querschwingungen im Zugmittel angeregt werden. Abhilfe könnte eine wie in der DE 201 02 748 U1 gezeigtes Antriebssystem schaffen, gemäß dem zwei Spannschienen einseitig an einem Gehäuse einer Spanneinrichtung schwenkbar angelenkt sind und im Gehäuse zwischen den Spannschienen von innen gegen die Spannschienen wirkende hydraulische Kolben mit entgegengesetzter Spannrichtung angeordnet sind, wobei die Kolben über einen gemeinsamen Hydraulikanschluss versorgt werden, sodass eine Abstimmung des Spannverhaltens gegeben ist. Das Antriebssystem aus DE 201 02 748 U1 umfasst zwei Spanneinrichtungen, welche einschließlich dem Gehäuse, den Spannkolben und den Spannschienen zu einer Mittellinie symmetrisch aufgebaut ist.
Der DE 201 02 748 U1 zufolge sind die beiden verschwenkbaren Spannschienen über die zwei gekoppelte hydraulischen Kolben miteinander kraft- und bewegungsübertragend verbunden. Allerdings besteht weder eine Referenz zum festen Brennkraftmaschinengehäuse noch ist die Übertragung von Schwingungen einer Spannschiene, beispielsweise angeregt durch oszillierende Nockenwellen, auf die andere Spannschiene kontrollierbar. Darüber hinaus begünstigt die symmetrische Ausgestaltung der Spanneinrichtung, welche ein lineares Schwingungssystem bedingt, den Aufbau von Schwingungen und damit die Gefahr einer Schädigung oder sogar Zerstörung der Zugmittelanordnung. Ein weiteres Problem können gegebenenfalls Lufteinschlüsse im Hydrauliksystem der Kolben bereiten, welche dazu führen, dass ein unbekanntes Federsystem zwischen den Spannschienen besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Zugmittelanordnung bereitzustellen, welche eine definierte und kontrollierte Spannkraftbeaufschlagung der Spannschienen zur wirksamen Unterbindung unerwünschter Querschwingungen ermöglicht. Die Zugmittelanordnung soll zudem einfach und günstig aufgebaut sowie herstell-, montier- und wartbar sein.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Zugmittelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , wobei gemäß der zugrundeliegenden Idee eine Spannschiene mittels einer sich an der Spannschiene einerseits und andererseits extern abstützenden ersten Spanneinrichtung spannkraftbeaufschlagbar ist, die beiden Teile der Gelenkeinrichtung in einem Gelenkpunkt miteinander verbunden sind, der Gelenkpunkt mittels einer zweiten Spanneinrichtung spannkraftbeaufschlagbar ist und sich die zweite Spanneinrichtung an dem Gelenkpunkt einerseits und andererseits zumindest mittelbar brennkraftmaschinenseitig abstützt.
Alternativ kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe mit einer Zugmittelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst werden, indem eine Spannschiene mittels einer sich an der Spannschiene einerseits und andererseits extern abstützenden ersten Spanneinrichtung spannkraftbeaufschlagbar ist, die zweite Spannschiene eine zweite Spanneinrichtung mit einem in einem in der Spannschiene integral ausgebildeten Zylinder geführten Kolben umfasst und das Verbindungsglied mit der ersten Spannschiene einerseits und andererseits mit der zweiten Spanneinrichtung gelenkig verbunden ist.
Eine weitere alternative Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe kann mit einer Zugmittelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 erfolgen, wobei erfindungsgemäß eine Spannschiene mittels einer sich an der Spannschiene einerseits und andererseits extern abstützenden ersten Spanneinrichtung spannkraftbeaufschlagbar ist, die zweite Spannschiene eine zweite Spanneinrichtung mit einem in einem in der Spannschiene integral ausgebildeten Zylinder geführten Kolben umfasst, das zweiteilige Verbindungsglied einen exzentrischen Nocken umfasst und der Nocken mittels der zweiten Spanneinrichtung spannkraftbeaufschlagbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Sehr zweckmäßig ist es, wenn bei einer Zugmittelanordnung nach Anspruch 1 der erste Teil der zweiteiligen Gelenkeinrichtung mit der ersten Spannschiene und der zweite Teil der zweiteiligen Gelenkeinrichtung mit der zweiten Spannschiene verbunden ist, wobei der erste Teil der zweiteiligen Gelenkeinrichtung eine größere Länge als der zweite Teil aufweist und der Gelenkpunkt außerhalb des vom Zugmittel eingeschlossenen Bereichs liegt, so dass die zur Spannkraftbeaufschlagung des Gelenkpunkts erforderliche zweite Spanneinrichtung außerhalb des vom Zugmittel eingeschlossenen Bereichs liegen kann. Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei einer Zugmittelanordnung mit einer um einen brennkraftmaschinenfesten Drehpunkt schwenkbaren zweiten Spannschiene die zweite Spanneinrichtung einen in einem in der zweiten Spannschiene integral ausgebildeten Zylinder geführten Kolben umfasst, dessen Achse zumindest annähernd durch den Drehpunkt der zweiten Spannschiene geht. Auf diese Weise kann sich die zweite Spanneinrichtung im wesentlichen brennkraftmaschinenseitig abstützten, indem ein Kraftfluss über den Drehpunkt zur Brennkraftmaschine erfolgt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Gelenkpunkt der zweiteiligen Gelenkeinrichtung im Kontaktbereich zum Kolben eine Rolle oder Kugel, um die Reibung zwischen Gelenkpunkt und Kolben der zweiten Spanneinrichtung zu minimieren und Kräfte quer zur Kolbenachse zu vermeiden.
Einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung einer Zugmittelanordnung nach Anspruch 5 zufolge ist der Kolben an seinen beiden Enden in der Spannschiene geführt und das Verbindungsglied mit dem freien Mittelbereich des Kolbens verbunden. Da der Kolben einer Belastung quer zur Kolbenachse ausgesetzt ist, wird so eine besonders sichere und belastbare Führung ermöglicht. Bei einer Zugmittelanordnung mit einer um einen brennkraftmaschinenfesten Drehpunkt schwenkbaren zweiten Spannschiene geht die Achse des Kolbens der zweiten Spanneinrichtung vorteilhafterweise zumindest annähernd durch den Drehpunkt der zweiten Spannschiene und schließt mit der Achse des Verbindungsglieds einen Winkel α > 90° ein.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführung einer Zugmittelanordnung gemäß Anspruch 8, bei welcher der Nocken eine erste gekrümmte Fläche aufweist und mit dieser an einer korrespondierenden Fläche der zweiten Spannschiene anliegt. Der Nocken weist zweckmäßigerweise eine den Kontaktbereich zur zweiten Spanneinrichtung bildende zweite gekrümmte Fläche auf. Bei einer Zugmittelanordnung mit einer um einen brennkraftmaschinenfesten Drehpunkt schwenkbaren zweiten Spannschiene ist es von Vorteil, wenn die Achse des Kolbens der zweiten Spanneinrichtung zumindest annähernd durch den Drehpunkt der zweiten Spannschiene geht.
Nachfolgen sind besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
Figur 1 eine Zugmittelanordnung zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine mit einer zweiteiligen, spannkraftbeaufschlagten Gelenkeinrichtung zur definiert kraft- bzw. bewegungsübertragenden Verbindung zweier Spannschienen, Figur 2 eine Zugmittelanordnung zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine mit einem spannkraftbeaufschlagten Verbindungsglied zur definiert kraft- bzw. bewegungsübertragenden Verbindung zweier Spannschienen und
Figur 3 eine Zugmittelanordnung zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine mit einem spannkraftbeaufschlagten zweiteiligen Verbindungsglied zur definiert kraft- bzw. bewegungsübertragenden Verbindung zweier Spannschienen.
Eine Zugmittelanordnung 100 zum Antrieb von Nockenwellen 104, 106 einer Brennkraftmaschine mit einer zweiteiligen, spannkraftbeaufschlagten Gelenkeinrichtung 116 zur definiert kraft- bzw. bewegungsübertragenden Verbindung zweier Spannschienen 110, 112 ist in Figur 1 gezeigt.
Gemäß der in der Figur 1 dargestellten Zugmittelanordnung 100 erfolgt ausgehend von der Kurbelwelle 102 einer hier nicht näher gezeigten Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine der Antrieb von Nockenwellen 104, 106. Eine der Nockenwellen dient dabei zur Steuerung der Einlassventile, die andere zur Steuerung der Auslassventile. Zur Kraft- /Bewegungsübertragung ist vorliegend eine Steuerkette 108 vorgesehen, wobei anstelle einer Kette auch ein Riemen oder ein sonstiges Zugmittel vorgesehen sein kann.
Wie in der Figur 1 durch entsprechende Durchmesser der der Kurbelwelle 102 bzw. den Nockenwellen 104, 106 zugeordneten Antriebsräder angedeutet ist, drehen die Nockenwellen 104, 106 gegenüber der Kurbelwelle 102 mit halber Drehzahl, sodass sich bei zwei Kurbelwellenumdrehungen ein Ladungswechsel- und ein Kompressionstakt ergibt. Bei einer Drehrichtung der Kurbelwelle 102 entsprechend der Pfeilrichtung a bildet der der Spannschiene 110 zugeordnete Kettenabschnitt die Leertrum und der der Spannschiene 112 zugeordnete Kettenabschnitt die Lasttrum, wobei die Drehrichtung gegebenenfalls auch entgegengesetzt erfolgen kann.
Die Spannschienen 110, 112 sind beispielsweise schienenartig ausgebildet und umgreifen die Kette 108 auch seitlich führend. Die Spannschienen 110, 112 bestehen vorzugsweise aus einem öl- und wärmebeständigen, abriebsfesten Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften und sind jeweils an ihrem einen, der Kurbelwelle zugewandten Ende um Drehpunkte 128, 130 verschwenkbar mit dem, durch Festlagersymbole symbolisierten Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden, wobei zur drehbeweglichen Verbindung am Brennkraftmaschinengehäuse einsitzende Stifte vorgesehen sind. Die jeweils anderen Enden der Spannschienen 110, 112 sind mittels einer zweiteiligen, spannkraftbeaufschlagten Gelenkeinrichtung 116 definiert kraft- bzw. bewegungsübertragend verbunden. Grundsätzlich sind also die freien Enden der Spannschienen 110, 112 gleichsinnig gemeinsam und/oder spannkraftbeaufschlagt gegeneinander verschwenkbar.
Der Spannschiene 112 ist eine sich am Brennkraftmaschinengehäuse als festem externem Referenzpunkt abstützende Spanneinrichtung 114 zugeordnet, mittels welcher vorzugsweise hydraulisch, mechanisch, elektromagnetisch, elektromotorisch oder pneumatisch über die Spannschiene 112 eine Spannkraft auf die Kette 108 aufbringbar ist.
Beispielsweise umfasst die Spanneinrichtung 114 eine hydraulische Kolben- Zylinder-Anordnung, welche unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils mit Öl aus dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine versorgt wird. Sobald beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein Öldruck aufgebaut wird, wird der Kolben der Spanneinrichtung 114 beaufschlagt und die Spannschiene 112 in Spannrichtung betätigt. Das Rückschlagventil verhindert einen Druckabbau in der Spanneinrichtung 114, sodass die Spannkraft für das Zugmittel 10'8 mit dem maximalen Öldruck korreliert. Ein Druckabbau in der Spanneinrichtung 114 erfolgt lediglich durch Leckage am Kolben. Alternativ kann auch eine gesonderte und/oder geregelte Druckversorgung der Spanneinrichtung 114 vorgesehen sein.
Die zweiteilige Gelenkeinrichtung 116 zur Verbindung der Spannschienen 110, 112 umfasst einen Teil 118, welcher mit der Spannschiene 110 in einem Drehpunkt 132 gelenkig verbunden ist und eine zweiten, mit der Spannschiene 112 in einem Drehpunkt 134 verbundenen Teil 120. Der Gelenkeinrichtungsteil 118 weist eine derart größere Länge auf, als der Gelenkeinrichtungsteil 120, dass der Gelenkpunkt 122, in welchem die Teile 118, 120 miteinander verbunden sind, außerhalb des vom Zugmittel 108 eingeschlossenen Bereichs 136 liegt. Der Gelenkpunkt 122 ist mittels einer zweiten Spanneinrichtung 140 spannkraftbeaufschlagbar, wobei die Spanneinrichtung 140 einen Kolben 124 umfasst, welcher in einem in der Spannschiene 112 integral ausgebildeten Zylinder 126 geführt ist. Die Betätigung der Spanneinrichtung 140 kann analog zur Spanneinrichtung 114 beispielsweise mit Öl aus dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine erfolgen, ein Rückschlagventil ist mit 138 bezeichnet.
Indem der Kolben 124 den Gelenkpunkt 122 beaufschlagt, sind die Spannschienen 110, 112 mittels der Gelenkeinrichtung 116 zueinander hin kraftbeaufschlagt, sodass das Zugmittel 108 gespannt ist. Schwingungen des Zugmittels, insbesondere Querschwingungen, werden über die Gelenkeinrichtung 116 und den Gelenkpunkt 122 von der Spanneinrichtung 140 kontrolliert gefedert und gedämpft kompensiert, eine Undefinierte oder ungedämpfte Schwingungsübertragung von einer Spannschiene auf die andere wird vermieden. Die Achse des längsverschiebbaren Kolbens 124 geht zumindest annähernd durch den Drehpunkt 130 der zweiten Spannschiene 112, so dass sich die zweite Spanneinrichtung 140 im wesentlichen brennkraftmaschinenseitig abstützt, indem ein Kraftfluss über den Drehpunkt 130 zum Brennkraftmaschinengehäuse erfolgt. Der Gelenkpunkt 122 der zweiteiligen Gelenkeinrichtung 116 umfasst im Kontaktbereich zum Kolben 124 eine Rolle oder Kugel, um die Reibung zwischen Gelenkpunkt 122 und Kolben 124 der zweiten Spanneinrichtung 140 zu minimieren und Kräfte quer zur Kolbenachse zu vermeiden.
Das Dämpfungsverhalten der auf die Spannschienen 110, 112 wirkenden Spanneinrichtung 140 ist abhängig von der Ausgestaltung der Gelenkeinrichtung 116. Insbesondere kann durch eine entsprechende Wahl des Längenverhältnisses der Teile 118, 120 zueinander das Dämpfungsverhalten beeinflusst werden. Gegebenenfalls können die Teile 118, 120 in ihrer Länge einstellbar sein.
Figur 2 zeigt eine Zugmittelanordnung 200 Antrieb von Nockenwellen 204, 206 einer Brennkraftmaschine mit einem spannkraftbeaufschlagbaren Verbindungsglied 216 zur definiert kraft- bzw. bewegungsübertragenden Verbindung zweier Spannschienen 210, 212.
Gemäß der in der Figur 2 dargestellten Zugmittelanordnung 200 erfolgt ausgehend von der Kurbelwelle 202 einer hier nicht näher gezeigten Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine der Antrieb von Nockenwellen 204, 206. Eine der Nockenwellen dient dabei zur Steuerung der Einlassventile, die andere zur Steuerung der Auslassventile. Zur Kraft- /Bewegungsübertragung ist vorliegend eine Steuerkette 208 vorgesehen, wobei anstelle einer Kette auch ein Riemen oder ein sonstiges Zugmittel vorgesehen sein kann. Bei einer Drehrichtung der Kurbelwelle 202 entsprechend der Pfeilrichtung a bildet der der Spannschiene 210 zugeordnete Kettenabschnitt die Leertrum und der der Spannschiene 212 zugeordnete Kettenabschnitt die Lasttrum, wobei die Drehrichtung gegebenenfalls auch entgegengesetzt erfolgen kann.
Die Spannschienen 210, 212 sind beispielsweise schienenartig ausgebildet und umgreifen die Kette 208 auch seitlich führend. Die Spannschienen 210, 212 bestehen vorzugsweise aus einem öl- und wärmebeständigen, abriebsfesten Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften und sind jeweils an ihrem einen, der Kurbelwelle zugewandten Ende um Drehpunkte 228, 230 verschwenkbar mit dem durch Festlagersymbole symbolisierten Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden, wobei zur drehbeweglichen Verbindung am Brennkraftmaschinengehäuse einsitzende Stifte vorgesehen sind. Die jeweils anderen Enden der Spannschienen 210, 212 sind mittels eines Verbindungsglieds 216 definiert kraft- bzw. bewegungsübertragend verbunden. Grundsätzlich sind also die freien Enden der Spannschienen 210, 212 gleichsinnig gemeinsam und/oder spannkraftbeaufschlagt gegeneinander verschwenkbar.
Der Spannschiene 212 ist eine sich am Brennkraftmaschinengehäuse als festem externem Referenzpunkt abstützende Spanneinrichtung 214 zugeordnet, mittels welcher vorzugsweise hydraulisch, mechanisch, elektromagnetisch, elektromotorisch oder pneumatisch über die Spannschiene 212 eine Spannkraft auf die Kette 208 aufbringbar ist.
Beispielsweise umfasst die Spanneinrichtung 214 eine hydraulische Kolben- Zylinder-Anordnung, welche unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils mit Öl aus dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine versorgt wird. Sobald beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein Öldruck aufgebaut wird, wird der Kolben der Spanneinrichtung 214 beaufschlagt und die Spannschiene 212 in Spannrichtung betätigt. Das Rückschlagventil verhindert einen Druckabbau in der Spanneinrichtung 214, sodass die Spannkraft für das Zugmittel 208 mit dem maximalen Öldruck korreliert. Ein Druckabbau in der Spanneinrichtung 214 erfolgt lediglich durch Leckage am Kolben. Alternativ kann auch eine gesonderte und/oder geregelte Druckversorgung der Spanneinrichtung 214 vorgesehen sein.
Das Verbindungsglied 216 zur Verbindung der Spannschienen 210, 212 ist mit einem Ende in einem Drehpunkt 232 mit der Spannschiene 210 und mit dem anderen Ende in einem Drehpunkt 234 mit einem der Spannschiene 212 zugeordneten Kolben 224 gelenkig verbunden. Kolben 224 ist Teil einer zweiten Spanneinrichtung 240 zur Spannkraftbeaufschlagung der beiden Spannschienen 210, 212 gegeneinander und ist beidseitig in in der Spannschiene 212 integral ausgebildeten Zylindern 220, 222 geführt, wobei ein freier Mittelbereich besteht, in welchem das Verbindungsglied 216 angelenkt ist. Die Achse des Kolbens 224 schließt mit der Achse des Verbindungsglieds 216 einen Winkel α > 90° ein, so dass bei Betätigung der Spanneinrichtung 240 sie Spannschienen gegeneinander spannbar sind. Die Betätigung der Spanneinrichtung 240 kann analog zur Spanneinrichtung 214 beispielsweise mit Öl aus dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine erfolgen, ein Rückschlagventil ist mit 238 bezeichnet.
Indem der Kolben 224 in Spannrichtung beaufschlagt wird, sind die Spannschienen 210, 212 mittels des Verbindungsglieds 116 zueinander hin kraftbeaufschlagt, sodass das Zugmittel 208 gespannt ist. Schwingungen des Zugmittels, insbesondere Querschwingungen, werden über das Verbindungsglied 216 von der Spanneinrichtung 240 kontrolliert gefedert und gedämpft kompensiert, eine Undefinierte oder ungedämpfte Schwingungsübertragung von einer Spannschiene auf die andere wird vermieden. Die Achse des längsverschiebbaren Kolbens 224 geht zumindest annähernd durch den Drehpunkt 230 der zweiten Spannschiene 212, so dass sich die zweite Spanneinrichtung 240 im wesentlichen brennkraftmaschinenseitig abstützt, indem ein Kraftfluss über den Drehpunkt 230 zum Brennkraftmaschinengehäuse erfolgt.
Das Dämpfungsverhalten der auf die Spannschienen 210, 212 wirkenden Spanneinrichtung 240 ist abhängig von der Ausgestaltung des Verbindungsglieds 216. Insbesondere kann durch eine entsprechende Wahl des Anlenkpunkts 234 und des Winkels α das Dämpfungsverhalten beeinflusst werden. Gegebenenfalls kann der Anlenkpunkt 234 einstellbar sein.
Figur 3 zeigt eine Zugmittelanordnung 300 zum Antrieb von Nockenwellen 304, 306 einer Brennkraftmaschine mit einer zweiteiligen, spannkraftbeaufschlagten Gelenkeinrichtung 316 zur definiert kraft- bzw. bewegungsübertragenden Verbindung zweier Spannschienen 310, 312.
Gemäß der in der Figur 3 dargestellten Zugmittelanordnung 300 erfolgt ausgehend von der Kurbelwelle 302 einer hier nicht näher gezeigten Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine der Antrieb von Nockenwellen 304, 306. Eine der Nockenwellen dient dabei zur Steuerung der Einlassventile, die andere zur Steuerung der Auslassventile. Zur Kraft- /Bewegungsübertragung ist vorliegend eine Steuerkette 308 vorgesehen, wobei anstelle einer Kette auch ein Riemen oder ein sonstiges Zugmittel vorgesehen sein kann.
Wie in der Figur 3 durch entsprechende Durchmesser der der Kurbelwelle 302 bzw. den Nockenwellen 304, 306 zugeordneten Antriebsräder angedeutet ist, drehen die Nockenwellen 304, 306 gegenüber der Kurbelwelle 302 mit halber Drehzahl, sodass sich bei zwei Kurbelwellenumdrehungen ein Ladungswechsel- und ein Kompressionstakt ergibt.
Bei einer Drehrichtung der Kurbelwelle 302 entsprechend der Pfeilrichtung a bildet der der Spannschiene 310 zugeordnete' Kettenabschnitt die Leertrum und der der Spannschiene 312 zugeordnete Kettenabschnitt die Lasttrum, wobei die Drehrichtung gegebenenfalls auch entgegengesetzt erfolgen kann.
Die Spannschienen 310, 312 sind beispielsweise schienenartig ausgebildet und umgreifen die Kette 308 auch seitlich führend. Die Spannschienen 310, 312 bestehen vorzugsweise aus einem öl- und wärmebeständigen, abriebsfesten Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften und sind jeweils an ihrem einen, der Kurbelwelle zugewandten Ende um Drehpunkte 328, 330 verschwenkbar mit dem durch Festlagersymbole symbolisierten Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden, wobei zur drehbeweglichen Verbindung am Brennkraftmaschinengehäuse einsitzende Stifte vorgesehen sind. Die jeweils anderen Enden der Spannschienen 310, 312 sind mittels eines zweiteiligen Verbindungsglieds 316 definiert kraft- bzw. bewegungsübertragend verbunden. Grundsätzlich sind also die freien Enden der Spannschienen 310, 312 gleichsinnig gemeinsam und/oder spannkraftbeaufschlagt gegeneinander verschwenkbar.
Der Spannschiene 312 ist eine sich am Brennkraftmaschinengehäuse als festem externem Referenzpunkt abstützende Spanneinrichtung 314 zugeordnet, mittels welcher vorzugsweise hydraulisch, mechanisch, elektromagnetisch, elektromotorisch oder pneumatisch über die Spannschiene 312 eine Spannkraft auf die Kette 308 aufbringbar ist.
Beispielsweise umfasst die Spanneinrichtung 314 eine hydraulische Kolben- Zylinder-Anordnung, welche unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils mit Öl aus dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine versorgt wird. Sobald beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein Öldruck aufgebaut wird, wird der Kolben der Spanneinrichtung 314 beaufschlagt und die Spannschiene 312 in Spannrichtung betätigt. Das Rückschlagventil verhindert einen Druckabbau in der Spanneinrichtung 314, sodass die Spannkraft für das Zugmittel 308 mit dem maximalen Öldruck korreliert. Ein Druckabbau in der Spanneinrichtung 314 erfolgt lediglich durch Leckage am Kolben. Alternativ kann auch eine gesonderte und/oder geregelte Druckversorgung der Spanneinrichtung 314 vorgesehen sein.
Das zweiteilige Verbindungsglied 316 zur Verbindung der Spannschienen 310, 312 umfasst einen Teil 318, welcher einerseits in einem Drehpunkt 332 mit der Spannschiene 310 und andererseits in einem Drehpunkt 334 mit einem exzentrischen Nocken 320 gelenkig verbunden ist. Der exzentrische Nocken 320 weist eine erste gekrümmte Fläche 322 auf, mit welcher er an einer korrespondierenden Fläche 336 der zweiten Spannschiene 321 anliegt. Der Nocken 320 weist außerdem eine zweite gekrümmte Fläche auf, welche den Kontaktbereich zur zweiten Spanneinrichtung 340 bildet und mittels einer zweiten Spanneinrichtung 340 spannkraftbeaufschlagbar ist. Die Spanneinrichtung 340 umfasst einen Kolben 324, welcher in einem in der Spannschiene 312 integral ausgebildeten Zylinder 326 geführt ist. Die Betätigung der Spanneinrichtung 340 kann analog zur Spanneinrichtung 314 beispielsweise mit Öl aus dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine erfolgen, ein Rückschlagventil ist mit 338 bezeichnet.
Indem der Kolben 324 den Nocken 320 beaufschlagt, sind die Spannschienen 310, 312 mittels des zweiteiligen Verbindungsglieds 316 zueinander hin kraftbeaufschlagt, sodass das Zugmittel 308 gespannt ist. Schwingungen des Zugmittels, insbesondere Querschwingungen, werden über das Verbindungsglied 316 von der Spanneinnchtung 340 kontrolliert gefedert und gedämpft kompensiert, eine Undefinierte oder ungedämpfte Schwingungsübertragung von einer Spannschiene auf die andere wird vermieden.
Die Achse des längsverschiebbaren Kolbens 324 geht zumindest annähernd durch den Drehpunkt 330 der zweiten Spannschiene 312, so dass sich die zweite Spanneinrichtung 340 im wesentlichen brennkraftmaschinenseitig abstützt, indem ein Kraftfluss über den Drehpunkt 330 zum Brennkraftmaschinengehäuse erfolgt.
Das Dämpfungsverhalten der auf die Spannschienen 310, 312 wirkenden Spanneinrichtung 340 ist abhängig von der Ausgestaltung des zweiteiligen Verbindungsglieds 316. Insbesondere kann durch eine entsprechende Wahl der gekrümmten Nockenfläche 322 und der korrespondierenden Fläche 336 das Dämpfungsverhalten beeinflusst werden.
Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung werden am Steuertrieb Schwingungen wirksam vermieden, was letztlich dazu führt, dass die Belastung reduziert und der gesamte Steuertrieb entsprechend leichter dimensioniert werden kann. Es werden exaktere Ventilsteuerzeiten erreicht, auch die Nebenaggregate sind einer geringeren Belastung ausgesetzt, die Laufruhe wird erhöht.

Claims

PatentansprücheZugmittelanordnung mit Spanneinrichtung
1. Zugmittelanordnung (100), insbesondere zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Antriebsrad (102), wenigstens ein Abtriebsrad (104, 106), ein Zugmittel (108) sowie eine erste und eine zweite, miteinander mittels einer zweiteiligen Gelenkeinrichtung (116) definiert kraft- bzw. bewegungsübertragend verbundene Spannschiene ( 110, 112), wobei - eine Spannschiene (112) mittels einer sich an der Spannschiene (112) einerseits und andererseits extern abstützenden ersten Spanneinnchtung (114) spannkraftbeaufschlagbar ist, - die beiden Teile (118, 120) der Gelenkeinrichtung (116) in einem Gelenkpunkt (122) miteinander verbunden sind, - der Gelenkpunkt (122) mittels einer zweiten Spanneinrichtung (140) spannkraftbeaufschlagbar ist und - sich die zweite Spanneinrichtung (140) an dem Gelenkpunkt (122) einerseits und andererseits zumindest mittelbar brennkraftmaschinenseitig abstützt.
2. Zugmittelanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (118) der zweiteiligen Gelenkeinrichtung (116) mit der ersten Spannschiene (110) und der zweite Teil (120) der zweiteiligen Gelenkeinrichtung (116) mit der zweiten Spannschiene (112) verbunden ist, wobei der erste Teil (118) der zweiteiligen Gelenkeinrichtung (116) eine größere Länge als der zweite Teil (120) aufweist und der Gelenkpunkt (122) außerhalb des vom Zugmittel (108) eingeschlossenen Bereichs (136) liegt.
3. Zugmittelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Spannschiene um einen brennkraftmaschinenfesten Drehpunkt schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spanneinrichtung (140) einen in einem in der zweiten Spannschiene (112) integral ausgebildeten Zylinder (126) geführten Kolben (124) umfasst, dessen Achse zumindest annähernd durch den Drehpunkt (130) der zweiten Spannschiene (112) geht.
4. Zugmittelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkpunkt (122) der zweiteiligen Gelenkeinrichtung (1 6) im Kontaktbereich zum Kolben (124) eine Rolle oder Kugel umfasst.
5. Zugmittelanordnung (200), insbesondere zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Antriebsrad ' (202), wenigstens ein Abtriebsrad (204, 206), ein Zugmittel (208) sowie eine erste und eine zweite, miteinander mittels eines Verbindungsglieds (216) definiert kraft- bzw. bewegungsübertragend verbundene Spannschiene (210, 212), wobei - eine Spannschiene (212) mittels einer sich an der Spannschiene (212) einerseits und andererseits extern abstützenden ersten Spanneinrichtung (214) spannkraftbeaufschlagbar ist, - die zweite Spannschiene (212) eine zweite Spanneinrichtung (240) mit einem in einem in der Spannschiene (212) integral ausgebildeten Zylinder (220, 222) geführten Kolben (224) umfasst und ' - das Verbindungsglied (216) mit der ersten Spannschiene (210) einerseits und andererseits mit der zweiten Spanneinrichtung (240) gelenkig verbunden ist.
6. Zugmittelanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (224) an seinen beiden Enden in der Spannschiene geführt und das Verbindungsglied (216) mit dem freien Mittelbereich des Kolbens (224) verbunden ist.
7. Zugmittelanordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zweite Spannschiene um einen brennkraftmaschinenfesten Drehpunkt schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Kolbens (224) der zweiten Spanneinrichtung (240) zumindest annähernd durch den Drehpunkt (230) der zweiten Spannschiene (212) geht und mit der Achse des Verbindungsglieds (216) einen Winkel α > 90° einschließt.
8. Zugmittelanordnung (300), insbesondere zum Antrieb von Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Antriebsrad (302), wenigstens ein Abtriebsrad (304, 306), ein Zugmittel (308) sowie eine erste und eine zweite, miteinander mittels eines zweiteiligen Verbindungsglieds (316) definiert kraft- bzw. bewegungsübertragend verbundene Spannschiene (310, 312), wobei - eine Spannschiene (312) mittels einer sich an der Spannschiene (312) einerseits und andererseits extern abstützenden ersten Spanneinrichtung (314) spannkraftbeaufschlagbar ist, - die zweite Spannschiene (312) eine zweite Spanneinrichtung (340) mit einem in einem in der Spannschiene (312) integral ausgebildeten Zylinder (326) geführten Kolben (324) umfasst, - das zweiteilige Verbindungsglied (316) einen exzentrischen Nocken (320) umfasst und - der Nocken (320) mittels der zweiten Spanneinrichtung (340) spannkraftbeaufschlagbar ist.
9. Zugmittelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (320) eine erste gekrümmte Fläche (322) aufweist und mit dieser an einer korrespondierenden Fläche (336) der zweiten Spannschiene (312) anliegt.
10. Zugmittelanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (320) eine den Kontaktbereich zur zweiten Spanneinrichtung (340) bildende zweite gekrümmte Fläche aufweist.
11. Zugmittelanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die zweite Spannschiene um einen brennkraftmaschinenfesten Drehpunkt schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Kolbens (324) der zweiten Spanneinrichtung (340) zumindest annähernd durch den Drehpunkt (330) der zweiten Spannschiene (312) geht.
12. Zugmittelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Spanneinrichtung (114, 140, 214, 240, 314, 340) hydraulisch, mechanisch, elektromagnetisch, elektromotorisch oder pneumatisch betätigbar ist.
13. Zugmittelanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (114, 140, 214, 240, 314, 340) einen hydraulisch beaufschlagbaren Kolben (124, 224, 324) umfasst.
14. Zugmittelanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (114, 140, 214, 240, 314, 340) mit Schmieröl der Brennkraftmaschine hydraulisch versorgbar ist.
15. Zugmittelanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (114, 140, 214, 240, 314, 340) mit zumindest annähernd konstantem, einen vorbestimmten Mindestwert nicht unterschreitenden Druck beaufschlagbar ist.
16. Zugmittelanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (114, 140, 214, 240, 314, 340) mit diskret oder kontinuierlich variierendem Druck geregelt beaufschlagbar ist.
17. Zugmittelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spanneinnchtung (114, 214, 314) und/oder die zweite Spanneinrichtung (140, 240, 340) über ein Rückschlagventil (138, 238, 338) druckmittelversorgbar sind.
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