WO2008119601A1 - Versteifung von bauteilen für zugmittelführungen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a traction mechanism drive with at least one rail for tensioning and / or guiding an endless traction means, in particular according to the preamble of independent claim 1.
- Guiding and tensioning rails for endless traction means are known.
- these require significant space when designed for high loads.
- No. 6,796,937 B2 discloses a traction mechanism drive which has at least one rail which serves for tensioning or guiding an endless traction means, in particular a chain of the control drive of an internal combustion engine.
- This rail is made of plastic with metal inserts. It has a double-T cross-section with a top chord and a bottom chord that pass through one
- a longitudinal slot is provided in the middle of the rail, which extends over the length of the rail and at a distance from the guide surface.
- a matching reinforcement made of metal can be inserted, which serves as a bending beam.
- the invention is based on the object to provide a rail for tensioning and / or guiding an endless traction means, in particular a chain of the timing drive of an internal combustion engine, which is characterized by flexural rigidity, compactness and low weight.
- the traction means causes a bending load of the rail, which leads to compressive stresses in the region of the traction means guiding surface and to tensile stresses in the opposite surface.
- reinforcements in the form of compression and tension elements are arranged in or on the compression and tension belt of the rail and brought into firm connection with their base material.
- the compression and tension elements have over self-supporting elements, such as inserted sheets, the advantage that they have bending stresses in Can convert compressive and tensile stresses and their transmission only small cross-sections with correspondingly low mass and low cost.
- a particularly simple form of reinforcement arises from the fact that they are designed as wire or metal strip and are arranged in the pressure and Buchgurt the rail as a split or open or closed loop.
- the metal band offers greater design freedom.
- the smooth metal band is suitable for attachment to the outer Switzerlandgurtober Design.
- the metal band with T-shaped cross-section offers mounting advantages due to its increased rigidity. The same applies to a grid-like metal strip, which can be easily inserted into the injection mold even with a larger width.
- a necessary for the strength and rigidity of the rail, intimate connection of reinforcements and base material is achieved in that the arranged inside the straps wires and metal bands are connected by encapsulation with the base material, while arranged on the straps metal bands by screwing, gluing, insertion and snap on the straps are attached.
- An advantage for a good frictional and form fit between the reinforcements and the base material of the rail is that the surface of the intended for encapsulation with plastic reinforcements has a compound with plastic promoting, grippy structure.
- a simplification of manufacture and assembly of a reinforcement, which consists of several parallel wires, is achieved in that instead of Wires a grid-like metal strip of parallel, longitudinal and transversely connected by spacers webs occurs, wherein the lattice-like metal strip of sheet metal is punched.
- Figure 1 is a perspective view of a rail with a tension belt and a pressure belt
- Figure 1 a is a perspective view of a rail according to Figure 1, but with a smooth metal band on an outer Switzerlandgurtober Type and an inner Druckgurtober Type;
- Figure 2 shows a longitudinal section through the central web of a rail, with a two-part wire, which is arranged in the compression and tension belt;
- FIG. 2a shows a longitudinal section of the rail according to FIG. 2, but with a wire designed as an open loop;
- FIG. 2b shows a longitudinal section of the rail according to FIG. 2a, but with a wire formed as a closed loop
- Figure 3 shows a cross section through a rail with the same number of parallel wires in the compression and tension belt
- Figure 3a shows a cross section through a rail according to Figure 3, but in place of the parallel wires, a lattice-like band of parallel, longitudinal and transversely connected by spacers webs in both straps.
- Figure 3b shows a cross section through a rail according to Figure 3a, but with a metal band per belt, which has a central support rib within the two straps.
- Figure 3c shows a cross section through a rail according to Figure 3b, but with a central support rib, which projects into the central web.
- Figure 1 shows a perspective view of a rail 1 according to the invention, which serves for guiding an endless traction means, in particular a chain of the control drive of an internal combustion engine.
- the rail 1 has a double-T cross-section, with a tension-conveying pressure belt 2 and a tension belt 3 remote from the tension.
- the compression and tension belts 2, 3 are connected by a central web 4 and ribs 5 arranged at right angles thereto and inclined relative to one another connected and supported.
- the rail 1 is connected via a fixed bearing 6 and the heat insulation enabling movable bearing 7 with the engine.
- FIG. 1a shows a perspective view of a rail 1 ', which differs from the rail 1 of FIG. 1 in that a smooth metal band 25' is fastened on the outer tension belt surface 9 (see FIG. 1) as reinforcement.
- 2a, 2b is a longitudinal section through the central web 4 ", 4 '", 4 “" of the rails 1 ", 1'" and 1 "” shown.
- a plastic-coated as wire 10 ", 10'", 10 "” trained reinforcement and in the region of the tension belt 3 ", 3 '", 3 "" one plastic-coated, as a wire 11 ", 11 '", 11 “” formed reinforcement arranged.
- FIG 3 shows a cross section through a rail 1 in the compression belt 2 are wires 10, in the tension belt 3 wires 11, the wires 10 and
- the central web 4 has no reinforcements, so that the compressive and tensile stresses are absorbed exclusively in the straps 2 and 3.
- FIG. 3 a shows a cross section through a rail 1, with a pressure belt 2 guiding the tension and a tension belt 3 remote from the tension, which are connected by a central web 4.
- a grid-like metal strip 12 in the compression belt 2 and a same metal strip 13 in the tension belt 3 is arranged.
- the latticed metal strips 12, 13 consist of parallel, longitudinal and by spacers 26, 27 transversely connected webs 14, 15 which are inserted as a closed or semi-open loop 24 or in two parts in the compression and tension belt 2, 3.
- Figure 3b shows a cross section of a rail 1, with a compression belt 2, a tension belt 3 and a connecting the two web 4 Im
- Pressure belt 2 is a plastic-coated metal strip 16, in
- the metal bands 16 and 17 each have a support rib 18, 19, which is directed to the central web 4 and serves to stabilize it.
- the metal bands 16 and 17 can be introduced as a closed or semi-open loop or two parts in the rail 1.
- FIG. 3c shows a cross section of a rail 1. This differs from the rail 1 of Figure 3b only by longer, projecting into the central web 4 support ribs 22, 23 for the metal bands
- the metal bands 20, 21 can be introduced as a closed or semi-open loop or two parts in the rail 1.
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb mit mindestens einer Schiene zum Spannen und/oder Führen eines endlos Zugmittels, insbesondere einer Kette des Steuertriebs eines Verbrennungsmotors, wobei die Schiene einen Doppel-T-Querschnitt mit einem zugmittelführenden Druckgurt und einem zugmittelfernen Zuggurt aufweist, die durch einen Mittelsteg verbunden sind, wobei das Grundmaterial der Schiene aus Kunststoff besteht und metallische Verstärkungen besitzt, die sich über die Länge der Schiene erstrecken. Eine biegesteife, kompakte und leichte Schiene wird dadurch erreicht, dass die metallischen Verstärkungen der Schiene (1 - 1'''''''') innerhalb des Druckgurts (2 - 2'''''''') und des Zuggurts (3 - 3'''''''') oder auf einer inneren Druckgurtoberfläche (8) und auf einer äußeren Zuggurtoberfläche (9) angeordnet und mit dem Grundmaterial der Schiene (1 - 1'''''''') fest verbunden sind.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Versteifung von Bauteilen für Zugmittelführungen
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb mit mindestens einer Schiene zum Spannen und/oder Führen eines endlosen Zugmittels, insbesondere nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Führungs- und Spannschienen für endlose Zugmittel, vorzugsweise an Verbrennungsmotoren, sind bekannt. Es gibt z. B. Einkomponenten Kunststoffschienen. Diese erfordern jedoch bei Auslegung für hohe Belastungen erheblichen Bauraum.
Bekannt sind auch Zweikomponentenschienen, bei denen ein Aluminiumtragkörper einen Kunststoffgleitbelag aufweist. Derartige Lösungen sind teuer.
In der US 6,796, 937 B2 ist ein Zugmitteltrieb offenbart, der mindestens eine Schiene aufweist, die zum Spannen oder Führen eines endlosen Zugmittels dient, insbesondere einer Kette des Steuertriebs eines Verbrennungsmotors.
Diese Schiene besteht aus Kunststoff mit Metalleinlagen. Sie weist einen Dop- pel-T-Querschnitt mit einem Obergurt und einen Untergurt auf, die durch einen
Mittelsteg verbunden sind.
In diese Schiene werden durch das Zugmittel Biegebelastungen eingeleitet.
Diese führen zu Verformungen der Schiene, die Druckspannungen in der Füh-
rungsfläche und Zugspannungen in deren gegenüberliegender Fläche zur Folge haben.
Um diese Druck- und Zugspannungen abzubauen, ist in der Mitte der Schiene ein Längsschlitz angebracht, der sich über die Länge der Schiene und mit Abstand zu deren Führungsfläche erstreckt. In den Längsschlitz ist eine dazu passende Verstärkung aus Metall einsteckbar, die als Biegeträger dient.
Aufgrund der Formgebung und der Einbaulage der Verstärkung ist deren Ent- lastungswirkung gering. Außerdem ist der Bauaufwand für diese Schiene und deren Verstärkung erheblich.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schiene zum Spannen und/oder Führen eines endlosen Zugmittels, insbesondere einer Kette des Steuertriebs eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die sich durch Biegestei- figkeit, Kompaktheit und geringes Gewicht auszeichnet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Das Zugmittel verursacht eine Biegebelastung der Schiene, die im Bereich der Zugmittelführungsfläche zu Druckspannungen und in der gegenüber liegenden Fläche zu Zugspannungen führt. Um diese Spannungen zu reduzieren und die Bauteilsteifigkeit zu erhöhen, werden Verstärkungen in Gestalt von Druck- und Zugelementen in oder auf dem Druck- und Zuggurt der Schiene angeordnet und mit deren Grundmaterial in feste Verbindung gebracht.
Die Druck- und Zugelemente haben gegenüber selbsttragenden Elementen, wie zum Beispiel eingelegte Bleche, den Vorteil, dass sie Biegespannungen in
Druck- und Zugspannungen umwandeln können und zu deren Weiterleitung nur geringe Querschnitte mit entsprechend geringer Masse und niedrigen Kosten benötigen.
Eine besonders einfache Form der Verstärkung ergibt sich daraus, dass diese als Draht oder Metallband ausgebildet und im Druck- und Zuggurt der Schiene als geteilte oder offene oder geschlossene Schlaufe angeordnet sind.
Im Vergleich zum Draht bietet das Metallband eine größere Gestaltungsfreiheit. Das glatte Metallband eignet sich zur Befestigung an der äußeren Zuggurtoberfläche. Das Metallband mit T-förmigem Querschnitt bietet wegen seiner erhöhten Steifheit Montagevorteile. Das gleiche gilt für ein gitterartiges Metallband, das sich auch bei größerer Breite einfach in die Spritzgussform einlegen lässt.
Um gleiche Festigkeit und Steifheit für beide Gurte zu erreichen, ist die gleiche Anzahl, Anordnung und Ausbildung der Drähte und Metallbänder in beiden Gurten erforderlich.
Eine für die Festigkeit und Steifheit der Schiene notwendige, innige Verbindung von Verstärkungen und Grundmaterial wird dadurch erreicht, dass die innerhalb der Gurte angeordneten Drähte und Metallbänder durch Umspritzen mit dem Grundmaterial verbunden sind, während die auf den Gurten angeordneten Metallbänder durch Verschrauben, Kleben, Einschieben und Verschnappen an den Gurten befestigt sind.
Von Vorteil für einen guten Reib- und Formschluss zwischen den Verstärkungen und dem Grundmaterial der Schiene besteht darin, dass die Oberfläche der zum Umspritzen mit Kunststoff vorgesehenen Verstärkungen eine die Ver- bindung mit Kunststoff fördernde, griffige Struktur aufweist.
Eine Vereinfachung von Fertigung und Montage einer Verstärkung, die aus mehreren parallelen Drähten besteht, wird dadurch erreicht, dass an Stelle der
Drähte ein gitterartiges Metallband aus parallelen, längsgerichteten und durch Abstandsstücke quer verbundenen Stegen tritt, wobei das gitterartige Metallband aus Metallblech stanzbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schema- tisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Schiene mit einem Zuggurt und einem Druckgurt;
Figur 1 a eine perspektivische Ansicht einer Schiene gemäß Figur 1 , jedoch mit einem glatten Metallband auf einer äußeren Zuggurtoberfläche und einer inneren Druckgurtoberfläche;
Figur 2 einen Längsschnitt durch den Mittelsteg einer Schiene, mit einem zweiteilig ausgebildeten Draht, der im Druck- und im Zuggurt angeordnet ist;
Figur 2a einen Längsschnitt der Schiene gemäß Figur 2, jedoch mit einem als offene Schlaufe ausgebildeten Draht;
Figur 2b einen Längsschnitt der Schiene gemäß Figur 2a, jedoch mit einem als geschlossene Schlaufe ausgebildeten Draht;
Figur 3 einen Querschnitt durch eine Schiene mit gleicher Anzahl paralleler Drähte im Druck- und Zuggurt;
Figur 3a einen Querschnitt durch eine Schiene gemäß Figur 3, jedoch an Stelle der parallelen Drähte ein gitterartiges Band aus parallelen, längsgerichteten und durch Abstandsstücke quer verbundenen Stegen in beiden Gurten;
Figur 3b einen Querschnitt durch eine Schiene gemäß Figur 3a, jedoch mit einem Metallband je Gurt, das eine mittige Stützrippe innerhalb der beiden Gurte aufweist;
Figur 3c einen Querschnitt durch eine Schiene gemäß Figur 3b, jedoch mit einer mittigen Stützrippe, die in den Mittelsteg hineinragt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schiene 1 , die zum Führen eines endlosen Zugmittels, insbesondere einer Kette des Steuertriebs eines Verbrennungsmotors dient.
Die Schiene 1 weist einen Doppel-T-Querschnitt auf, mit einem zugmittelfüh- renden Druckgurt 2 und einem zugmittelfernen Zuggurt 3. Der Druck- und der Zuggurt 2, 3 sind durch einen Mittelsteg 4 und durch auf diesem rechtwinklig und zueinander geneigt angeordneten Rippen 5 verbunden und abgestützt. Die Schiene 1 ist über ein Festlager 6 und ein die Wärmedämmung ermöglichendes Loslager 7 mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
Durch das Zugmittel unterliegt die Schiene 1 einer Biegebelastung, die im Bereich einer Führungsfläche und einer inneren Druckgurtoberfläche 8 des Druckgurts 2 zu Druckspannungen und in der äußeren Zuggurtoberfläche 9 des Zuggurts 3 zu Zugspannungen führt. Um diese abzubauen sind im Inneren des Druck- und Zuggurts 2, 3 kunststoffumspritzte Verstärkungen angeordnet, die in den Figuren 2 - 3c dargestellt und in deren Beschreibung erläutert werden.
Figur 1 a zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schiene 1 ', die sich von der Schiene 1 der Figur 1 dadurch unterscheidet, dass auf der äußeren Zuggurtoberfläche 9 (siehe Figur 1 ) ein glattes Metallband 25' als Verstärkung befestigt ist. Dadurch erübrigen sich umspritzte Verstärkungen innerhalb des Druckgurts 2' und des Zuggurts 3'.
In den Figuren 2, 2a, 2b ist ein Längsschnitt durch den Mittelsteg 4", 4'", 4"" der Schienen 1 ", 1 '" und 1 "" dargestellt. Im Bereich des Druckgurtes 2", 2'", 2"" ist eine kunststoffumspritzte, als Draht 10", 10'", 10"" ausgebildete Ver- Stärkung und im Bereich des Zuggurts 3", 3'", 3"" eine kunststoffumspritzte, als Draht 11 ", 11 '", 11 "" ausgebildete Verstärkung angeordnet.
Die Drähte 10" und 11 " der Schiene 1 " sind in dem Druckgurt 2" und dem Zuggurt 3" als geteilte Schlaufe 24", die Drähte 10" und 11 " der Schiene 1 '" in dem Druckgurt 2'" und dem Zuggurt 3'" als offene Schlaufe 24'" und die Drähte 10"" und 11 "" der Schiene 1 "" in dem Druckgurt 2"" und dem Zuggurt 3"" als geschlossene Schlaufe 24"" dargestellt.
Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Schiene 1 Im Druckgurt 2 befinden sich Drähte 10 , im Zuggurt 3 Drähte 11 Die Drähte 10 und
11 werden als geschlossene oder einseitig offene oder als geteilte Schlaufe
24 in die Schiene 1 eingespritzt. Da die Anzahl der Drähte 10 und 11 im Druckgurt 2 und im Zuggurt 3 gleich ist, werden deren Spannungen im gleichen Maße reduziert und die Bauteilsteifigkeit entsprechend erhöht.
Der Mittelsteg 4 weist keine Verstärkungen auf, so dass die Druck- und Zugspannungen ausschließlich in den Gurten 2 und 3 aufgenommen werden.
In Figur 3a ist ein Querschnitt durch eine Schiene 1 dargestellt, mit einem zugmittelführenden Druckgurt 2 und einem zugmittelfernen Zuggurt 3 , die durch einen Mittelsteg 4 verbunden sind.
An Stelle der parallelen Drähte 10 und 11 der Figur 3 ist ein gitterartiges Metallband 12 in den Druckgurt 2 und ein gleiches Metallband 13 in dem Zuggurt 3 angeordnet. Die gitterartigen Metallbänder 12 , 13 bestehen aus parallelen, längsgerichteten und durch Abstandsstücke 26 , 27 quer verbundenen Stegen 14 , 15 , die als geschlossene oder halb offene Schlaufe 24 oder in zwei Teilen in den Druck- und Zuggurt 2 , 3 eingelegt sind.
Figur 3b zeigt einen Querschnitt einer Schiene 1 , mit einem Druckgurt 2 , einem Zuggurt 3 und einem die beiden verbindenden Mittelsteg 4 Im
Druckgurt 2 befindet sich ein kunststoffumspritztes Metallband 16 , im
Zuggurt 3 ein ebensolches Metallband 17 Die Metallbänder 16 ,
17 besitzen je eine Stützrippe 18 , 19 , die auf den Mittelsteg 4 gerichtet ist und zu deren Stabilisierung dient. Auch die Metallbänder 16 und 17 können als geschlossene oder halboffene Schlaufe oder zweiteilig in die Schiene 1 eingebracht werden.
In Figur 3c ist ein Querschnitt einer Schiene 1 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der Schiene 1 der Figur 3b lediglich durch längere, in den Mittelsteg 4 ragende Stützrippen 22 , 23 für die Metallbänder
20 , 21 Auch die Metallbänder 20 , 21 können als geschlossene oder halboffene Schlaufe oder zweiteilig in die Schiene 1 eingebracht werden.
Die unterschiedlichen Verstärkungen der beschriebenen Schienen können auch kombiniert oder variiert werden, ohne aus den Schutzbereich der Erfindung herauszufallen.
Bezugszeichen
Schiene
Druckgurt
Q Q"""" Zuggurt
4 _ 4 Mittel steg
5 Rippe
6 Festlager
7 Loslager
8 innere Druckgurtoberfläche
9 äußere Zuggurtoberfläche
10"- 10 Draht
H H " A A >"" Draht gitterartiges Metallband
13 gitterartiges Metallband
14 Steg
15 Steg
Metallband
Metallband
Stützrippe
Stützrippe
Metallband
Metallband
Stützrippe
Stützrippe
24" geteilte Schlaufe
24'" offene Schlaufe
24- geschlossene Schlaufe
25' glattes Metallband
25a' glattes Metallband
Abstandsstück
Abstandsstück
28 Führungsfläche
Claims
1. Zugmitteltrieb mit mindestens einer Schiene zum Spannen und/oder Führen eines endlosen Zugmittels, insbesondere einer Kette des Steuertriebs eines Verbrennungsmotors, wobei die Schiene einen
Doppel-T-Querschnitt mit einem zugmittelführenden Druckgurt und einem zugmittelfernen Zuggurt aufweist, die durch einen Mittelsteg verbunden sind, wobei das Grundmaterial der Schiene aus Kunststoff besteht und metallische Verstärkungen besitzt, die sich über die Län- ge der Schiene erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Verstärkungen der Schiene (1 - 1 ) innerhalb des
Druckgurts (2 - 2 ) und des Zuggurts (3 - 3 ) oder auf einer inneren Druckgurtoberfläche (8) und auf einer äußeren Zuggurtoberfläche (9) angeordnet und mit den Grundmaterial der Schiene (1 - 1 ) fest verbunden sind.
2. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Verstärkungen vorzugsweise als Draht oder Metallband ausgebildet sind.
3. Zugmitteltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Draht (10" - 10 ; 11 " — 11 ) im Druck- und Zuggurt (2 - 2 ; 3 -
3 ) als geteilte oder offene oder geschlossene Schlaufe (24" -
24"") ausgebildet ist.
4. Zugmitteltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband als glattes Metallband (25', 25a') oder als T-förmiges Metallband (16 , 17 ; 20 , 21 ) oder als gitterartiges Metallband (12 , 13 ) ausgebildet ist.
5. Zugmitteltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl, Ausbildung und Anordnung der im Druck- und Zuggurt (2 - 2 , 3 - 3 ) vorgesehenen Verstärkungen bevorzugt paarweise gleich sind.
6. Zugmitteltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Verstärkungen im Innern des Druck- und Zuggurts (2 - 2 , 3 - 3 ) durch Umspritzen mit Kunststoff erfolgt und dass das glatte Metallband (25, 25a') durch Verschrauben, Kleben, Einschieben oder Verschnappen befestigbar ist.
7. Zugmitteltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der zum Umspritzen mit Kunststoff vorgesehenen Verstärkungen eine die Verbindung mit Kunststoff fördernde, griffige Struktur aufweist.
8. Zugmittetrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Druck- und Zuggurts (2 ,
3 ) ein gitterartiges Metallband (12 , 13 ) angeordnet ist, das parallele, längsgerichtete und durch Abstandsstücke (26 , 27 ) quer verbundene Stege (14 , 15 ) aufweist.
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