-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führung, insbesondere eine Gleitkontaktführung, für endlose, flexible umlaufende Übertragungsmittel, wie beispielsweise Steuerketten, die Leistung von einem Kurbelwellenkettenrad an ein oder mehrere Nockenwellenkettenräder eines Verbrennungsmotors übertragen. Die Erfindung ist sowohl auf feste Führungen als auch auf bewegliche Führungen, die mit einem Spanner zusammenwirken, um die Spannung in einem Übertragungsmittel zu regeln, anwendbar.
-
Die
JP 3448122 B2 offenbart eine gattungsgemäße Führung. Insbesondere beschreibt sie eine Führung in Form eines Spannhebels, der aus einem Gleitschuh aus Polyamid-Kunstharz besteht. Der Gleitschuh ist hierbei an einem Trägerkörper, bestehend aus Druckgussaluminium oder glasfaserverstärktem Polyamid-Kunstharz, angebracht.
-
Bei der Verbrennungsmotorentwicklung wird, um eine größere Motorleistung oder ein größeres Drehmoment zu erreichen, der Motorhubraum oft durch Vergrößerung der Kolben- und Zylinderdurchmesser oder durch Vergrößerung des Kolbenhubs vergrößert. Jedoch bleiben die äußeren Abmessungen des Motors oft unverändert. Daher erfolgt, obwohl die dem Spannhebel auferlegte Belastung als Ergebnis der Vergrößerung des Motorhubraums vergrößert wird, gleichzeitig keine Vergrößerung der Größe oder Erhöhung der Festigkeit des Spannhebels. Deshalb wird die Nutzungsdauer des Spannhebels verringert.
-
Die Festigkeit eines Spannhebels kann durch Vergrößerung der Dicke seines Gleitschuh-Trägerkörpers vergrößert werden. Jedoch ist es in den meisten Fällen auf Grund von Beschränkungen des verfügbaren Bauraums für den Spannhebel und benachbarte Motorteile schwierig, die Dicke des Trägerkörpers des Spannhebels zu vergrößern.
-
Die Festigkeit des Gleitschuh-Trägerkörpers kann ohne Änderung seiner Größe und Gestalt vergrößert werden, indem der Körper aus einem anderen Material, wie einem hochfesten Stahl gebildet wird. Jedoch resultiert die Verwendung eines Materials mit hoher Festigkeit für den Gleitschuh-Trägerkörper in höheren Herstellungskosten, sowohl auf Grund der höheren Materialkosten als auch auf Grund der erhöhten Schwierigkeit beim Gießen oder Formen des hochfesten Materials.
-
Es ist möglich, das Problem einer ausreichenden Festigkeit in einem Spannhebel für einen vergrößerten Motorhub anzugehen, ohne die Form des Gleitschuh-Trägerkörpers zu ändern, indem der Gleitschuh aus einem hochfesten Kunstharz gegossen wird. Ein derartiger Ansatz ist in 6 dargestellt. Die äußere Form und Abmessungen des Gleitschuh-Trägerkörpers 520 bleiben unverändert. Jedoch werden die Kosten des Spannhebels 500 auf Grund der hohen Kosten für das Material des Gleitschuhs 510 erhöht. Darüber hinaus werden die Haken, die am Gleitschuh 510 zum Verbinden des Gleitschuhs 510 mit dem Trägerkörper 520 vorgesehen sind, durch die Verwendung des hochfesten Materials weniger flexibel. Die Seitenwände, die sich nach außen von der die Kette C kontaktierenden Fläche des Gleitschuhs 510 erstrecken, um die seitliche Bewegung der Kette C zu beschränken, werden ebenfalls weniger flexibel und verschlechtern die gesamte Flexibilität des Gleitschuhs 510. Folglich wird das Zusammenbauen des Spannhebels schwieriger, und Risse, Spalte, Kluften und dergleichen könnnen sich im Gleitschuh ausbilden, wodurch ein Versagen des Gleitschuhs 510 auf Grund eines Bruchs wahrscheinlicher wird.
-
Weitere Führungen sind beispielsweise aus der
JP 2001-227 605 A und der
EP 1 267 097 A1 bekannt
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Führung zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichende Festigkeit für die Benutzung in einem Motor mit vergrößertem Hubraum hat, ohne die äußeren Abmessungen oder Dimensionen zu ändern, ohne sein Gewicht und seine Herstellungskosten zu erhöhen, ohne den Zusammenbau zu erschweren und ohne die Lebensdauer der Führung zu verringern.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Führung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Hierbei ist eine Führung für ein Getriebe vorgesehen, die einen Gleitschuh-Trägerkörper, der geeignet ist für die Anbringung an einem Motorblock, und einen langgestreckten Gleitschuh mit einer Gleitkontaktfläche für einen Gleitkontakt mit einer endlosen, umlaufenden Getriebekette aufweist. Der Gleitschuh ist an einem Gleitschuh-Trägerkörper befestigt und wird von ihm getragen. Er hat wenigstens eine Seitenwand, die sich von der Gleitkontaktfläche aus in eine Richtung erstreckt, so dass sie in Kontakt mit einer Seite einer entlang gleitend an der Gleitkontaktfläche umlaufenden Kette stehen kann und dadurch einen schlängelnden Umlauf der Kette einschränkt. Der Gleitschuh hat ferner wenigstens einen Haken, um den Gleitschuh an dem Gleitschuh-Trägerkörper zu sichern. Die Führung zeichnet sich dadurch aus, dass der Gleitschuh eine im Sandwich-Gießverfahren gegossene Kunstharzstruktur aufweist, mit einem inneren Kern und einer Hautschicht, wobei der innere Kern aus einem Kunstharz besteht, das eine größere Festigkeit aufweist als das Kunstharz der Hautschicht, und dass die mindestens eine Seitenwand und der oder mindestens einer, vorzugsweise sämtliche Haken einstückig mit der Hautschicht ausgebildet sind. Eine derart ausgebildete Führung ermöglicht es, dass ein hochfester Gleitschuh mit hoher Genauigkeit der äußeren Abmessungen verlässlich gegossen werden kann. Eine Führung, die den Gleitschuh beinhaltet, zeigt eine große Festigkeit über eine lange Zeitdauer hinweg und kann bei einem Motor mit erhöhtem Hubraum ohne Änderungen ihrer Form oder Abmessungen und ohne Erhöhung des Gewichts oder wesentlicher Erhöhung der Herstellungskosten verwendet werden. Ferner bleiben die Seitenwand oder -wände des Gleitschuhs und der oder die Haken, die den Gleitschuh mit dem Trägerkörper verbinden, die alle zeitweilig gebogen werden, wenn der Gleitschuh an dem Trägerkörper angebracht wird, hochflexibel und ermöglichen es dem Gleitschuh, dass er an dem Trägerkörper ohne Schwierigkeiten angebracht werden kann.
-
Die Hautschicht besteht vorzugsweise aus einem Polyamid-Kunstharz, und der Kern besteht vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Polyamid-Kunstharz. Wenn ein glasfaserverstärktes Polyamid-Kunstharz als Kern des Gleitschuhs verwendet wird, wird die Festigkeit der Führung wesentlich verbessert und der Gleitschuh ist dazu in der Lage, den auferlegten hohen Belastungen in Folge eines vergrößerten Motorhubraums zu widerstehen. Das Polyamid-Kunstharz, das vorzugsweise die Hautschicht bildet, umgibt den glasfaserverstärkten Kern vollständig, stellt sicher, dass die Führung ihre Form beibehält und bietet eine Fläche, an der die Kette bei geringer Reibung und minimalem Verschleiß entlang gleiten kann.
-
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Abwandlung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Getriebes für die Taktsteuerung eines Verbrennungsmotors, das erfindungsgemäß ausgebildete, feste und bewegliche Führungen aufweist,
-
2 eine perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau einer erfindungsgemäßen beweglichen Führung verdeutlicht,
-
3 einen Querschnitt entlang der Ebene 3-3 von 1,
-
4 eine perspektivische Ansicht, die eine erfindungsgemäße, abgewandelte Führung darstellt,
-
5 einen Querschnitt der Führung von 4, und
-
6 einen Querschnitt eines herkömmlichen Spannhebels.
-
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf eine bewegliche Führung näher erläutert, die mit einem Spanner zusammenwirkt, um die Spannung in einer Kette aufrecht zu erhalten. Die Erfindung ist jedoch auch auf feste Führungen anwendbar.
-
Wie in 1 dargestellt, wird eine Führung 100 in einem Ventil-Taktsteuerungssystem eines Verbrennungsmotors verwendet, bei dem eine endlose, flexible Steuerkette C von einem Kurbelwellenkettenrad S1 angetrieben wird, und ein paar Nockenwellenkettenräder S2 antreibt. Die Kette C ist in Gleitkontakt mit einem Gleitschuh 110 der beweglichen Führung 100.
-
Wie in den 1 und 2 dargestellt, hat der Gleitschuh 110 eine im Wesentlichen bogenförmige Fläche für einen Gleitkontakt mit der Kette C und wird von einem Trägerkörper 120 gehalten, der an der Rückseite des Gleitschuhs 110 angeordnet ist, d. h. auf gegenüberliegend der Seite der Gleitfläche, mit der die Kette C in Gleitkontakt ist. Eine Nabe 121 mit einer Montageöffnung zur Aufnahme eines Bolzens oder einer Achse (nicht dargestellt), um den bzw. die die Führung 100 verschwenkbar ist, ist an einem Ende des Trägerkörpers 120 vorgesehen, wobei der Bolzen oder die Achse an einem Motorblock fixiert ist. Ein ballenartiger Bereich 122, der an der Rückseite des Führungskörpers 120 ausgebildet ist, ist in Anlage an einem Spanner T, der über die schwenkbare Führung 100 der Kette C eine geeignete Spannung auferlegt, um sowohl eine übermäßige Spannung als auch ein übermäßiges Lockern der Kette C zu verhindern.
-
Der Gleitschuh 110 weist, wie in 2 dargestellt, Seitenwände 111 auf, welche ein Schlängeln der Kette C verhindern. Die Seitenwände 111 erstrecken sich nach außen von den längsseitigen Kanten eines mittleren Bereichs 112 des Gleitschuhs 110, der für einen Gleitkontakt mit der Kette C geeignet ist. Haken 113 sind an beiden Seiten des Gleitschuhs 110 für einen Kontakt mit dem Trägerkörper 120 vorgesehen, der Nuten hat, in welche Beinbereiche der Haken 113 passen. Ein hakenförmiger Kontaktbereich 114 ist an einem Ende des Gleitschuhs 110 für einen Kontakt mit dem Ende des Trägerkörpers 120 ausgebildet, das entfernt von der Nabe 121 ist, um die die Führung 100 verschwenkbar ist. Ein Vorsprung 115 ist am gegenüberliegenden Ende des Gleitschuhs 110 für einen Eingriff mit dem Ende des Trägerkörpers 120 benachbart des Schwenkbereichs ausgebildet.
-
Beim Zusammenbau der Führung 100 wird zuerst der hakenförmige Kontaktbereich 114 auf das Ende des Trägerkörpers 120, entfernt vom Schwenkbereich aufgepasst. Dann werden die Haken 113, die vorzugsweise versetzt entlang der Länge des Gleitschuhs 110 auf beiden Seiten desselben angeordnet sind, nacheinander in Eingriff mit dem Trägerkörper 120 mittels Biegens des Gleitschuhs 110 gebracht, bis der Vorsprung 115 in Eingriff mit dem Ende des Trägerkörpers 120, benachbart dem Schwenkbereich steht.
-
Wie in 3 dargestellt, besteht der Gleitschuh 110 aus zwei einstückig vereinigten Schichten, wobei es sich bei einer Schicht um eine Hautschicht 110a und bei der anderen Schicht um eine Kernschicht 110b bzw. einen Kern handelt. Die Hautschicht 110a überdeckt die gesamte Fläche des Kerns. Die einstückig vereinigten Haut- und Kernschichten sind vorzugsweise mittels Sandwich-Spritzgießens hergestellt.
-
Die Seitenwände 111 und die Haken 113 bestehen vollständig aus dem Material der Hautschicht 110a und sind einstückig mit der Hautschicht 110a ausgebildet. Die Gleitkontaktfläche im mittleren Bereich 112 des Gleitschuhs 110 besteht ebenfalls vollständig aus dem Material der Hautschicht 110a und ist einstückig mit der Hautschicht 110a ausgebildet. So bestehen bei der bevorzugten Ausführungsform die Seitenwände 111, die Haken 113 und die Gleitkontaktfläche vollständig aus dem Polyamid-Kunstharz der Hautschicht 110a, während der mittlere Bereich 112 aus einer glasfaserverstärkten Polyamid-Kunstharz Kernschicht 110b besteht, die von der Polyamid-Kunstharz Hautschicht 110a vollständig umgeben ist. Das Polyamid-Kunstharz der Hautschicht 110a und das glasfaserverstärkte Polyamid-Kunstharz der Kernschicht 110b sind miteinander während des Sandwich-Spritzgießverfahrens verschmolzen.
-
Da die Festigkeit des Gleitschuhs 110 auf Grund seiner Sandwichstuktur und der Verwendung eines glasfaserverstärkten Kunstharzes als Kernschicht 110b verbessert ist, kann die Führung 100 in einem Motor mit einem großen Motorhubraum ohne Vergrößerung der Form des Trägerkörpers oder des Gleitschuhs verwendet werden. Ferner kann, da der Gleitschuh exakt und verlässlich mit der selben Gestalt und den selben Abmessungen wie ein herkömmlicher Gleitschuh gegossen werden kann, die gleiche Gießform für das Sandwich-Gießverfahren des verbesserten Gleitschuhs verwendet werden, wie sie zum Gießen des herkömmlichen Gleitschuhs verwendet wird. Darüber hinaus sind die Kosten für das Gießen nur unwesentlich höher, da die Hautschicht 110a und die Kernschicht 110b gleichzeitig durch Sandwich-Spritzgießen gegossen werden. Außerdem ist, da die Hautschicht 110a und die Kernschicht 110b miteinander verschmolzen sind, die Festigkeit des Gleitschuhs 110 größer als die Festigkeit eines zusammengesetzten Gleitschuhs, bei dem die Schichten durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind.
-
Da die Seitenwände 111 und die Haken 113 keinen hochfesten Kern aufweisen, wird deren Flexibilität beibehalten und der Gleitschuh 110 kann auf den Trägerkörper 120 einfach durch temporäres Verdrehen und Verbiegen aufgebracht werden, ohne die Erzeugung von Rissen, Spalten, Kluften oder dergleichen, die ein Brechen der Führung bewirken können. Darüber hinaus zeigt ein herkömmlicher, vollständig aus nichtverstärktem Polyamid-Kunstharz bestehender Gleitschuh eine große termische Schwund und folglich muss ein vergrößerter Kontaktbereich mit dem Trägerkörper vorgesehen sein. Jedoch hat glasfaserverstärktes Polyamid-Kunstharz einen relativ kleinen thermischen Schwund. Deshalb kann, wenn eine Kernschicht bestehend aus glasfaserverstärktem Kunstharz im Gleitschuh vorgesehen ist, der vergrößerte Bereich, um den thermischen Schwund auszugleichen, wesentlich verkleinert werden, wodurch sich eine größere Gestaltungsfreiheit ergibt.
-
Zusammenfassend kann gemäß der Erfindung eine Führung mit angemessener Festigkeit und Haltbarkeit für eine Verwendung in einem Motor mit hoher Leistung ohne Vergrößerung der Gestalt und Erhöhung des Gewichts der Führung, ohne wesentliche Erhöhung der Herstellungskosten und ohne den Zusammenbau zu erschweren, erreicht werden.
-
Bei der abgewandelten Führung 200, die in den 4 und 5 dargestellt ist, hat der Gleitschuh 210 eine sich von der der Führung 100 der 2 und 3 unterscheidende Struktur. Jedoch ist die übrige Struktur der Führung 200 ähnlich der der Führung 100.
-
Insbesondere haben die Seitenwände 211 der Führung 200 eine gestufte Gestalt und sind höher als die Seitenwände der Führung 100. Die Führung 200 hat den Vorteil, dass bei ihr auf Grund der größeren Höhe der Seitenwände 211 ein falscher Einbau der Kette in die Führung einfach visuell erkannt werden kann. Das heißt, wenn die Kette derart montiert wird, dass sie auf einer Seitenwand reitet oder eine Seitenwand überspannt, dieser Zustand einfach gesehen und korregiert werden kann. Darüber hinaus kann beim Betrieb der Führung, selbst wenn die Höhe der Seitenwände größer als der Abstand zwischen den Verbindungsstiften der Kette und der die Kette kontaktierenden Fläche des Gleitschuhs ist, die gestufte Ausgestaltung der Seitenwände die Verbindungsstifte daran hindern mit den Seitenwänden direkt in Kontakt zu kommen. Die Höhe H1 der Stufe der Seitenwand 211 ist so ausgebildet, dass das Verhältnis H1 < P erfüllt ist, wobei P der Abstand von Verbindungsstift der Kette C und der die Kette kontaktierenden Fläche des Gleitschuhs 210 (Gleitkontaktfläche) ist. Die Breite der Stufe ist größer als der Überstand des Verbindungsstifts über die äußerste Verbindungsplatte der Kette C. Die Seitenwandhöhe H2 genügt vorzugsweise dem Verhältnis H2 < L, wobei L die Höhe einer Verbindungsplatte der Kette C ist. Mit letzterem Verhältnis kann der richtige Einbau der Kette in die Führung 200 auch erkannt und visuell verifiziert werden.
-
Die Führung 200 weist einen hochfesten Kern 210b, vorzugsweise bestehend aus glasfaserverstärktem Polyamid-Kunststoff, und eine Hautschicht 210a, vorzugsweise bestehend aus Polyamid-Kunststoff auf, wobei die Hautschicht sowohl die Haken 213 als auch die Seitenwände 211 bildet. Die Führung 200 zeigt alle Vorteile der Führung 100 und ermöglicht ferner, dass ein falscher Einbau der Kette C visuell einfach erkannt werden kann.
-
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf bewegliche Führungen, und die Vorteile der Erfindung können realisiert werden, wenn ein Gleitschuh mit einer Sandwichstuktur ähnlich der der Führungen 100 und 200 an einen festen Trägerkörper angebracht und als eine feste Führung, wie die Führung 300 in 1, verwendet wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100, 200
- Führung
- 110, 210
- Gleitschuh
- 110a
- Hautschicht
- 110b
- Kernschicht, Kern
- 111, 211
- Seitenwand
- 112
- mittlerer Bereich
- 113, 213
- Haken
- 114
- hakenförmiger Kontaktbereich
- 115
- Vorsprung
- 120, 220
- Trägerkörper
- 121
- Nabe
- 122
- ballenartiger Bereich
- C
- Kette
- H1
- Höhe
- H2
- Seitenwandhöhe
- L
- Höhe einer Verbindungsplatte der Kette
- P
- Abstand von Verbindungsstift der Kette und Gleitkontaktfläche des Gleitschuhs
- S1
- Kurbelwellenkettenrad
- S2
- Nockenwellenkettenrad