DE10105224A1 - Kettenführungs- bzw. Spannschiene - Google Patents
Kettenführungs- bzw. SpannschieneInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
- F16H7/18—Means for guiding or supporting belts, ropes, or chains
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
- F16H2007/0863—Finally actuated members, e.g. constructional details thereof
- F16H2007/0872—Sliding members
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Abstract
Die Erfindung betrifft Führungs- bzw. Spannschienen für Kettentriebe, vorzugsweise für den Antrieb von Steuertrieben bzw. Nebenaggregaten von Brennkraftmaschinen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kettenführungs- bzw. Spannschiene so zu gestalten, dass kein bzw. nur ein stark verringerter Polygoneffekt im Kettentrieb auftritt, so dass die Kettenquerkraft gleitend von der Kettenführung auf das Kettenrad wechselt. DOLLAR A Dies wird bei gattungsgemäßen Führungs- bzw. Spannschienen erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Kette (4) von der Kettenführung (5) mindestens bis an den Auflagepunkt der Kette (4) auf dem Kettenrad (2) und im Übergangsbereich (Ü) zwischen Kette (4) und Kettenrad (2) stetig von der Kettenführung (5) und/oder dem Kettenrad (2) geführt ist. DOLLAR A Dabei kann die Kettenführung (5) weiterhin so gestaltet sein, dass der sich zwangsweise durch Auflage auf Kettenrad (2) und Kettenführung (5) ergebende Verlauf (14) der Krümmung (kappa) der Kettengelenksbahn (13) stetig ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kettenführungs- bzw. Spannschiene nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Allgemein vorbekannt sind Kettentriebe, beispielsweise zum Antrieb von Nockenwellen oder
Nebenaggregaten für Brennkraftmaschinen mit leertrumseitig angeordnetem Kettenspanner
sowie zugtrumseitigen Führungsschienen. Bei Kettentrieben schwankt, infolge der
vieleckförmigen Auflage der Kette, der wirksame Durchmesser am Kettenrad über dessen
Drehung (Polygoneffekt). Der Polygoneffekt verursacht eine Schwankung des wirksamen
Übersetzungsverhältnisses, was zu einer periodisch schwankenden Zugbelastung der Kette
führt. Weiterhin verursacht die radiale Bewegung des Kettenführungspunktes eine
Querschwingung des Kettentrums, die zu einer unerwünschten Geräuschbildung durch die
aufeinanderfolgenden Einlaufstöße führt. Die radiale Schwankung des
Kettenführungspunktes ist von der Teilung der Kettenräder abhängig. Eine Verminderung
des Polygoneffektes kann erreicht werden, indem Kettenräder größerer Zähnezahl
eingesetzt werden. Es ist weiterhin vorbekannt, die Einlaufstöße der Kette durch
dämpfende Mittel am Kettenrad, z. B. gummierte Kettenräder, zu dämpfen.
Vorbekannt ist durch die DE 197 47 163 A1 eine gattungsgemäße Kettenführung, die zur
Verminderung der Reibung zur Kette bogenförmig gestaltet ist. Die Kettenlaschen stützen
sich bei Ein- und Auslauf auf der Führungsschiene ab und weisen an den
Berührungsflächen zur Führung eine nach innen weisende, bogenförmige Kontur auf, die
einen größeren Krümmungsradius als die Führungsschiene aufweist. Im Ein- bzw. Auslauf
wird die Kette auf ihren Laschen und im weiteren Verlauf auf ihren Rollen entlang der
Führungsschiene geführt.
Vorbekannt ist aus der Schrift DE 198 29 439 C1 eine Schiene für einen Kettentrieb,
insbesondere für einen Aggregateantrieb einer Brennkraftmaschine, die eine
Funktionskurve mit stetigem Krümmungsverlauf aufweist. Entsprechend einem
ursprungsnahen Abschnitt einer Klothoide vermindert sich die Krümmung ausgehend vom
Einlauf stetig in ein gerades Stück der Führungsschiene und wächst zum Kettenauslauf
wieder an.
Die Klothoide läuft tangential in den Koordinatenursprung ein, wodurch ein stetiger
Übergang in einen geraden Abschnitt der Kettenführung möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kettenführungs- bzw. Spannschiene zu
schaffen, die so gestaltet ist, dass kein bzw. nur ein stark verringerter Polygoneffekt im
Kettentrieb auftritt, wobei die Kettenquerkraft gleitend von der Kettenführung auf das
Kettenrad wechselt.
Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Führungs- bzw. Spannschienen
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Im weiteren soll unter dem Begriff Kettenführung Spann- sowie Führungselemente der
Kette verstanden werden.
Die erfindungsgemäß gestaltete Kettenführung führt die Kette auch im Übergangsbereich
zwischen Kettenführung und Kettenrad mindestens bis zum Auflagepunkt der Kette auf
dem Kettenrad. Durch die stetige Führung der Kette im Zahneingriffsbereich wechselt die
Kettenquerkraft gleitend zwischen Kettenrad und Führung, wobei im Ein- bzw.
Auslaufbereich der Kette die Kettenquerkräfte ganz oder teilweise durch die
Kettenführung aufgenommen werden. Es wird ein gleichbleibender Einlaufpunkt der Kette
auf dem Kettenrad gesichert und damit der Polygoneffekt vermieden. Die durch den
Polygoneffekt auftretenden schwellenden Längskräfte sowie die Queranregungen der
Kette werden vermieden, was sich durch geringere Belastung des Kettentriebes günstig
auf dessen Lebensdauer auswirkt. Durch die Führung der Kette bis zum Auflaufpunkt am
Kettenrad und deren stetigen Einlauf wird kein Einlaufstoß der Kette am Kettenrad
erzeugt, wodurch Verbesserungen der Lebensdauer sowie der Akustik des Kettentriebes
erreicht werden.
Die Kettenführung ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass der sich zwangsweise durch
Auflage der Kette auf dem Kettenrad und der Führung ergebende Verlauf der
Kettengelenksbahn einen stetigen Verlauf aufweist.
In einer vorteilhaften Weitergestaltung der Erfindung ist die Kettenführung so gestaltet,
dass die Krümmung der sich zwangsweise einstellenden Kettengelenksbahn in der ersten
oder weiteren Ableitungen ebenfalls stetig ist.
Die Kettenführung ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass eine stetige Führung der Kette
an den Übergängen zwischen Kettenrad und Führung und in deren weiteren Verlauf
zwischen den Kettenrädern erfolgt, wodurch ein stetiger Verlauf der Kettenquerkraft im
gesamten Kettentrieb gesichert wird.
Erfindungsgemäß vorteilhaft nimmt die Kettenführung am Kettenein- bzw. -auslauf ganz
oder teilweise die Kettenquerkraft auf, wobei die Kette im Übergangsbereich an deren
Laschen und/oder Gelenken - Rollen Hülsen, o. ä. - geführt ist.
Erfindungsgemäß vorteilhaft verläuft eine einstückig ausgeführte Führungsschiene um
das gesamte Kettenrad, wobei ein erfindungsgemäß stetiger Verlauf der Krümmung der
Kettenmittelpunktsbahn erreicht wird. Diese konstruktive Ausgestaltung als einstückige
umlaufende Führung vereinfacht deren Abstützung, da aufwendig abzustützende, freie
Enden der Führung im Übergangsbereich zum Kettenrad vermieden werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kettenführung in einer einstückigen Ausgestaltung, die um
das gesamte Kettenrad herumgeführt ist,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kettenführung in einer einstückigen Ausgestaltung
entsprechend Fig. 1 ohne Kette,
Fig. 3 ein Diagramm mit ausschnittsweise dargestelltem Verlauf der Kontur einer
erfindungsgemäßen Kettenführung, eines Kettenrades und der sich ergebenden
Kettengelenksbahn und deren Krümmung.
Fig. 1 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen Kettenführung an einem
Nebentrieb eines Verbrennungsmotors. Ausgehend von einem drehfest auf einer
Kurbelwelle - nicht dargestellt - angeordnetem Kettenrad 1 sind die Kettenräder 2; 3 zum
Antrieb einer Ausgleichswelleneinheit und einer Ölpumpe über eine Kette 4 angetrieben.
(Kurbelwelle, Ausgleichswelleneinheit und Ölpumpe sind nicht dargestellt) Leertrumseitig
L ist zum Spannen der Kette 4 ein konventioneller Kettenspanner 6 angeordnet. Eine
erfindungsgemäße Kettenführung 5 reicht vom Kettenrad 1 der Kurbelwelle bis zum
Kettenrad 3 der Ölpumpe, wobei das zwischenliegende Kettenrad 2 zum Antrieb der
Ausgleichswelleneinheit von der Kettenführung 5 umschlossen wird. Eine
erfindungsgemäße Führung der Kette 4 wird am Kettenauslauf des Kettenrades 3 sowie
an Ein- und Auslauf des Kettenrades 2 realisiert.
Diese Übergänge sind erfindungsgemäß so gestaltet, dass die Kettenführung 5 die Kette 4
mindestens bis an deren Ein- bzw. ab deren Auslauf führt, sodass der sich zwangsweise
ergebende Krümmungsverlauf der Kettenmittelpunktsbahn stetig ist.
Die Kettenführung 5 ist so gestaltet, dass die Querkräfte der Kette 4 bis zum Ein- bzw. ab
dem Auslauf von dieser aufgenommen werden und dazwischen gleitend vom Kettenrad
übernommen werden. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird durch die
Gestaltung der Kettenführung 5 im Übergangsbereich der Kette 4 zwischen der Führung 5
und den Kettenrädern 2; 3 erreicht.
Es erfolgt eine Führung der Kette 4 bis in den Eingriffsbereich zwischen Kette 4 und
Kettenrad 2, ohne dass sich eine freie ungeführte Länge der Kette ergibt. Es wird damit ein
örtlich konstanter Einlaufpunkt der Kette 4 auf am Kettenrad erzwungen.
Abweichend von der gezeigten Ausführung kann die Kettenführung als komplett um alle
Kettenräder umlaufende Führungsschienen ausgestaltet sein, wobei der Kettenspanner,
beispielsweise als hydraulisch betätigbares Polster auf der Führung, mit in diese integriert
ist. Der Spanner ist dabei so gestaltet, dass der Ein- und Auslauf der Kette an den
Kettenrädern durch die verschiedenen Spannerpositionen nicht verändert werden.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Kettenführung 5 in einer einstückigen Ausgestaltung
entsprechend Fig. 1 ohne Kette. Zu Fig. 1 gleiche Bauteile sind mit Bezugszeichen
entsprechend dieser Figur bezeichnet. Im Übergangsbereich Ü der Kette 4 - nicht
dargestellt - erfolgt der Übergang vom Kettenrad 2 auf die Kettenführung 5. Die Kette 4 wird
auf dem Kettenrad 2 an ihren Rollen geführt und stützt sich im weiteren Verlauf mit den
Laschen auf der Kettenführung 5 ab.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Kettengelenksbahn 13, deren Krümmungsverlauf 14, den
Teilkreisdurchmesser eines Kettenrades 12 und die Kontur der Kettenführung 11 in einem
Diagramm.
Der Krümmungsverlauf 14 der Kettengelenksbahn 13 geht von einer großen Krümmung κ
bei Führung durch das Kettenrad 12 im Verlauf der Ketten stetig auf eine kleinere
Krümmung κ auf der Kettenführung über. Die Kette wird jeweils vom Kettenrad oder von
der Kettenführung geführt, sodass der sich zwangsweise ergebende Übergang durch die
Gestaltung der Kettenführung und deren Anordnung bestimmt ist. Das Diagramm zeigt
eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher der Übergangsbereich vom
Kettenrad auf die Führung so gestaltet ist, dass sich ein stetiger Verlauf 14 der
Krümmung κ der Kettengelenksbahn 13 ergibt. Die Krümmung κ ist definiert als
κ = Δα/Δs, wobei Δα der Zuwachs des Steigungswinkels der Tangente beim Durchlaufen
des Kurvenstückes Δs ist.
Der Übergangsbereich Ü am Kettenauslauf des Kettenrades 2 (siehe Fig. 1 u. 2) ist hier nur
exemplarisch gewählt. Der dargestellte Verlauf der Kettengelenksbahn 14 ergibt sich
äquivalent am Ketteneinlauf des gleichen Kettenrades.
Die aufgabengemäße Kettenführung wird erfindungsgemäß so gestaltet, dass sich durch
die Auflage der Kette, eine der vorbeschriebenen Kettengelenksbahnen ergibt. Die Kontur
der Führung wird dann entsprechend der Auflagepunkte der Kette an den Laschen oder
den Gelenkpunkten (Rollen, Hülsen o. ä.) gestaltet.
Die beschriebene Erfindung sollte nicht auf die vorstehend ausgeführten
Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern kann in andere Richtungen modifiziert
werden, ohne dass vom Geist der Erfindung abgewichen wird.
1
Kettenrad Kurbelwelle
2
Kettenrad Ausgleichswelleneinheit
3
Kettenrad Ölpumpe
4
Kette
5
Kettenführung
6
Kettenspanner
11
Konturverlauf der Führungsschiene
12
Teilkreis des Kettenrades
13
Kettengelenksbahn
14
Krümmung der Kettengelenksbahn
Ü Übergangsbereich zwischen Kette u. Kettenrad
κ Krümmung
Δα Winkeländerung
Δs Wegänderung
L Leertrum
Ü Übergangsbereich zwischen Kette u. Kettenrad
κ Krümmung
Δα Winkeländerung
Δs Wegänderung
L Leertrum
Claims (6)
1. Führungs- bzw. Spannschiene für Kettentriebe, vorzugsweise für den Antrieb von
Steuertrieben bzw. Nebenaggregaten von Brennkraftmaschinen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kette (4) von der Kettenführung (5) mindestens bis an den Auflagepunkt der
Kette (4) auf dem Kettenrad (2) geführt ist, wobei die Kette im Übergangsbereich (Ü)
zwischen Kette (4) und Kettenrad (2) stetig von der Kettenführung (5) und/oder dem
Ketterad (2) geführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kettenführung (5) so gestaltet ist, dass der sich zwangsweise durch Auflage
auf Kettenrad (2) und Kettenführung (5) ergebende Verlauf (14) der Krümmung (K) der
Kettengelenksbahn (13) stetig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 10. 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens die 1. Ableitung des sich zwangsweise ergebenden
Krümmungsverlaufes (14) der Kettengelenksbahn (13) stetig ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kette (4) jeweils an den Kettengelenken - z. B. Rollen oder Hülsen. . . - und 1
oder an den Kettenlaschen von der Führung (5) bzw. dem Ketterad (2) geführt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kettenführung (5) im Krümmungsbereich der Kette (4) um das gesamte
Kettenrad (2) herumgeführt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Kettenspanner (nicht dargestellt) in die Kettenführung (5) integriert ist, wobei
der Spanner so gestaltet ist, dass der Verlauf der Kettengelenksbahn (13) im
Übergangsbereichen (Ü) zwischen Kette (4) und Führung (5) durch den Spanner (6)
nicht beeinflusst wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001105224 DE10105224A1 (de) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Kettenführungs- bzw. Spannschiene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001105224 DE10105224A1 (de) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Kettenführungs- bzw. Spannschiene |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10105224A1 true DE10105224A1 (de) | 2002-08-08 |
Family
ID=7672956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2001105224 Ceased DE10105224A1 (de) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Kettenführungs- bzw. Spannschiene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10105224A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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NL1020535C2 (nl) * | 2002-05-03 | 2003-11-04 | Theodorus Henricus Johannes Carolina Korse | Kettingoverbrenging. |
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-
2001
- 2001-02-02 DE DE2001105224 patent/DE10105224A1/de not_active Ceased
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Legal Events
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