DE102006029675A1

DE102006029675A1 - Kettenrad

Info

Publication number: DE102006029675A1
Application number: DE200610029675
Authority: DE
Inventors: Jun Amagun Sakaguchi
Original assignee: BorgWarner Morse TEC Japan KK
Current assignee: BorgWarner Morse TEC Japan KK
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-01-11

Abstract

Ein Kettenrad, das fester an der Kettenradbefestigungsfläche einer Welle angebracht ist, besitzt eine Vielzahl von Zähnen, die um den Außenumfang des Kettenrades herum ausgebildet sind, und einen Nabenabschnitt mit einem zentralen Durchgangsloch. Harte abrasive Körner haften durch galvanische Abscheidung an einer Endfläche des Nabenabschnittes, die die Kettenradbefestigungsfläche der Welle kontaktiert. Wenn das Kettenrad an der Kettenradbefestigungsfläche der Welle befestigt wird, verformen die abrasiven Körner auf der Endfläche in einfacher Weise plastisch die Kettenradbefestigungsfläche, so dass Unregelmäßigkeiten auf der Kettenradbefestigungsfläche ausgebildet werden. Auf diese Weise wird der Eingriff der Endfläche des Kettenrades mit der Kettenradbefestigungsfläche der Welle verfestigt. Infolgedessen können sogar Kettenräder mit geringer Größe noch fester an der Kettenradbefestigungsfläche der Welle angebracht werden.

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Kettenräder. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung in der Konstruktion eines Kettenrades, die eine sichere Befestigung an einer Befestigungsfläche an einer Welle ermöglicht.
Generell umfassen Kraftübertragungsvorrichtungen mit einer geräuscharmen Kette zum Einsatz in Motorsteuersystemen für Kraftfahrzeuge ein Kurbelwellenkettenrad, das an einer Kurbelwelle montiert ist, ein Nockenwellenkettenrad, das an einer Nockenwelle. montiert ist, und eine um das Kurbelwellenkettenrad und das Nockenwellenkettenrad gewundene geräuscharme Kette. Während des Betriebes bewirkt die Drehung der Kurbelwelle eine Drehung der Nockenwelle über die Drehungen des Kurbelwellenkettenrades, der geräuscharmen Kette und des Nockenwellenkettenrades.
Bei einem derartigen Motorsteuersystem wird jedes Kettenrad auf typische Weise über die Schraubkraft von Bolzen gegen die Befestigungsfläche der entsprechenden Welle gepresst und daran befestigt. Mit anderen Worten, das Kettenrad wird nur durch die Schraubkraft der Bolzen an der Befestigungsfläche der Welle fest angebracht.
Durch die in neuerer Zeit erfolgte Größenreduzierung der Steuersysteme ist die Größe der Kettenräder verringert worden, so dass daher die Neigung zu einer Verkleinerung der Befestigungsfläche der Welle für das Kettenrad besteht. In einem derartigen Fall kann keine ausreichend große Befestigungskraft auf die Befestigungsfläche der Welle vom Kettenrad aufgebracht werden.

Um dieses Problem zu lösen, zeigt die japanische Offenlegungsschrift 2004-108508 des gleichen Anmelders eine Vielzahl von Vorsprüngen auf der Endfläche des Nabenabschnittes des Kettenrades.

Wenn in diesem Fall das Kettenrad an der Welle befestigt wird, verformen sich die Vorsprünge des Nabenabschnittes des Kettenrades auf plastische Weise und fressen sich in die Befestigungsfläche der Welle ein, so dass auf diese Weise Unregelmäßigkeiten auf der Befestigungsfläche der Welle ausgebildet werden. Die konvexen Vorsprünge am Nabenabschnitt des Kettenrades treten in festen Eingriff mit den konkaven Abschnitten der Befestigungsfläche der Welle. Infolgedessen wird der Nabenabschnitt des Kettenrades sicher an der Befestigungsfläche der Welle befestigt.

Die vorstehend erwähnte Veröffentlichung beschreibt, dass die konvexen Vorsprünge am Nabenabschnitt des Kettenrades beispielsweise über ein Kugelstrahlverfahren hergestellt werden. Es ist jedoch nicht einfach, über ein derartiges Verfahren konvexe Abschnitte großer Härte auf der Nabenfläche des Kettenrades so auszubilden, dass die konvexen Abschnitte in angemessener Weise die Befestigungsfläche der Welle plastisch verformen. Daher besteht in der Automobilindustrie ein Bedarf danach, das Kettenrad noch fester mit der Welle zu verbinden.

Daher besteht im Stand der Technik Bedarf nach einem Kettenrad, dass selbst dann, wenn es nur eine geringe Größe besitzt, noch fester an der Befestigungsfläche der Welle angebracht werden kann.

Ein Kettenrad gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Nabenabschnitt mit einem darin ausgebildeten zentralen Durchgangsloch und einen Außenumfangsabschnitt, der um den Nabenabschnitt ausgebildet ist und eine Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Zähnen aufweist. Harte abrasive Körner haften fest an einer Endfläche des Nabenabschnittes, die eine Kettenradbefestigungsfläche einer Welle kontaktiert.

Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung das Kettenrad an der Welle befestigt wird, verformen die harten abrasiven Körner an der Endfläche des Nabenabschnittes des Kettenrades in einfacher Weise plastisch die Kettenradbefestigungsfläche der Welle und bilden Unregelmäßigkeiten auf der Kettenradbefestigungsfläche der Welle aus. Auf diese Weise wird der Eingriff der Endfläche des Nabenabschnittes des Kettenrades mit der Kettenradbefestigungsfläche der Welle verfestigt. Infolgedessen wird sogar ein Kettenrad geringer Größe noch fester an der Kettenradbefestigungsfläche der Welle angebracht. Darüber hinaus wird in diesem Fall ein Rutschen des Nabenabschnittes des Kettenrades relativ zur Welle verhindert, so dass auf diese Weise eine keilfreie Kupplung oder eine Kupplung mit weniger Keilen erzielt wird.

Die harten abrasiven Körner können über ein galvanisches Abscheidungsverfahren fest an der Endfläche des Nabenabschnittes angeheftet werden.

Die harten abrasiven Körner können aus Diamant oder CBN (kubischem Bornitrid) hergestellt werden und werden als superabrasive Körner bezeichnet.

Bei dem Kettenrad kann es sich um ein Kurbelwellenkettenrad handeln, das an einer Kurbelwelle in einem Nockenwellensteuersystem eines Motors montiert ist. Alternativ dazu kann es sich bei dem Kettenrad auch um ein Nockenwellenkettenrad handeln, das an einer Nockenwelle in einem Nockenwellensteuersystem eines Motors montiert ist.

Es folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Nockenwellensteuersystems, das ein Kettenrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 eine Vorderansicht eines Kurbelwellenkettenrades gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 einen Längsschnitt durch 2 entlang Linie III-III; und
4 einen Befestigungszustand eines Kurbelwellenkettenrades an einer Kurbelwelle.
1 zeigt ein Motorsteuersystem, bei dem ein Kettenrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Verwendung finden. Wie in 1 gezeigt, besitzt das Motorsteuersystem 1 eine Kurbelwelle 2, ein Kurbelwellenkettenrad 3, das an der Kurbelwelle 2 montiert ist, zwei Nockenwellen 4, 5, Nockenwellenkettenräder 6, 7, die an den Nockenwellen 4, 5 montiert sind, und eine Kette 10, die um das Kurbelwellenkettenrad 3 und die Nockenwellenkettenräder 6, 7 gewunden ist. Ein Motorsystem mit zwei oben liegenden Nockenwellen (DOHC) ist als Beispiel gezeigt.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, besitzt das Kurbelwellenkettenrad 3 einen Außenumfang mit einer Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Zähnen 30 und einen Nabenabschnitt 31 mit einem darin ausgebildeten zentralen Durchgangsloch 3a zur Aufnahme der Kurbelwelle 2.
Der Nabenabschnitt 31 hat Endflächen 3b, 3c, die auf gegenüberliegenden Seiten desselben angeordnet sind. An der Endfläche 3b, die mit der Kettenradbefestigungsfläche 20 der Kurbelwelle 2 in Kontakt steht (siehe 4) haften harte abrasive Körner, die durch die schrägen Linien in 2 angedeutet sind. Diese Körner können über ein galvanisches Abscheidungsverfahren an der Endfläche 3b, die die Kettenradbefestigungsfläche 20 kontaktiert, befestigt worden sein.
Bei den harten abrasiven Körnern handelt es sich vorzugsweise um Körner aus Diamant oder CBN (kubischem Bornitrid), wobei diese Körner als superabrasive Körner bezeichnet werden.
Wenn das Kurbelwellenkettenrad 3 an der Kurbelwelle 2 befestigt wird, wird, wie in 4 gezeigt, das Ende der Kurbelwelle 2 in das zentrale Durchgangsloch 3a des Nabenanschnittes 31 des Kurbelwellenkettenrades 3 eingesetzt und die Endfläche 3b des Kurbelwellenkettenrades 3 mit der Kettenradbefestigungskette 20 der Kurbelwelle 2 in Kontakt gebracht.
Dann wird eine Endplatte 25 am Endabschnitt der Kurbelwelle 2 angeordnet, und werden Endbolzen 24 in die Durchgangslöcher 21, die in der Endplatte 25 ausgebildet sind, und die Gewindebohrungen 22, die im Ende der Kurbelwelle 2 ausgebildet sind, eingesetzt. Durch Einschrauben der Endbolzen 24 in die Gewindebohrungen 22 wird die Endplatte 25 am Endabschnitt 3c gegenüber dem Endabschnitt 3b, der mit der Kettenradbefestigungsfläche 20 der Kurbelwelle 2 in Kontakt steht, befestigt.
Wenn die Endbolzen 24 in die Gewindebohrungen 22 eingeschraubt werden, wird die Befestigungskraft der Endbolzen 24 über die Endplatte 25 auf das Kurbelwellenkettenrad 3 übertragen. Dadurch wird die Endfläche 3b des Kurbelwellenkettenrades 3 gegen die Kettenradbefestigungsfläche 20 der Kurbelwelle 2 gepresst.
Wie vorstehend erwähnt, ist hierbei die Endfläche 3b des Kurbelwellenkettenrades 3 mit harten abrasiven Körnern versehen, die über ein galvanisches Abscheidungsverfahren hieran zum Haften gebracht worden sind. Wenn daher die Endfläche 3b des Kurbelwellenkettenrades 3 gegen die Kettenradbefestigungsfläche 20 der Kurbelwelle 2 gepresst wird, verformen sich die harten abrasiven Körner auf der Innenfläche 3b in einfacher Weise plastisch, fressen sich in die Ketteradbefestigungsfläche 20 der Kurbelwelle 2 ein und bilden Unregelmäßigkeiten auf der Kettenradbefestigungsfläche 20 aus. Auf diese Weise kann der Eingriff der Nabenendfläche 3b mit der Kettenradbefestigungsfläche durch das Verbinden der vorstehenden harten abrasiven Körnern mit den auf der Kettenradbefestigungsfläche 20 der Kurbelwelle 2 ausgebildeten konkaven Abschnitten verfestigt werden. Daher kann selbst ein Kettenrad geringer Größe mit einem kleinen Kontaktbereich mit der Kurbelwelle fest an der Kettenradbefestigungsfläche der Welle angebracht werden. Darüber hinaus kann in diesem Fall ein Rutschen des Nabenabschnittes des Kettenrades relativ zur Welle verhindert werden, so dass eine keilfreie Kupplung oder eine Kupplung mit weniger Keilen erzielt wird.
Bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform findet die vorliegende Erfindung bei einem Kurbelwellenkettenrad eines Motornockenwellensteuersystems Verwendung. Sie kann jedoch auch beim Nockenwellenkettenrad eines Motornockenwellensteuersystems Anwendung finden.
Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft sind für die Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien. Durch eine Bezugnahme auf Einzelheiten der dargestellten Ausführungsformen soll daher in keiner Weise der Schutzumfang der Patentansprüche beschränkt werden, wobei die Patentansprüche selbst diejenigen Merkmale enthalten, die als erfindungswesentlich angesehen werden.

Claims

Kettenrad zum Verbinden mit einer Kettenradbefestigungsfläche einer Welle mit einem Nabenabschnitt (31) mit einem Endabschnitt zum Kontaktieren der Kettenradbefestigungsfläche (20) der Welle (2) und einem darin ausgebildeten zentralen Durchgangsloch (3a); einer Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Zähnen (30), die um den Nabenabschnitt (31) herum ausgebildet sind; und einer Vielzahl von harten abrasiven Körnern, die am Endabschnitt des Nabenabschnittes (31) haften, wobei bei der Befestigung des Kettenrades (3) an der Welle (2) die harten abrasiven Körner am Nabenabschnitt (31) die Kettenradbefestigungsfläche (20) der Welle (2) so verformen, dass Unregelmäßigkeiten auf der Kettenradbefestigungsfläche (20) ausgebildet werden, wodurch der Eingriff zwischen dem Kettenrad (3) und der Welle (2) verfestigt wird.
Kettenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die harten abrasiven Körner über einen galvanischen Abscheidungsprozess am Endabschnitt zum Haften gebracht werden.
Kettenrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den harten abrasiven Körnern um abrasive Diamantkörner handelt.
Kettenrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den harten abrasiven Körnern um kubisches Bornitrid (CBN) handelt.
Kettenrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Kurbelwellenkettenrad handelt, das an einer Kurbelwelle (2) in einem Motornockenwellensteuersystem montiert ist.
Kettenrad nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Nockenwellenkettenrad handelt, das an einer Nockenwelle in einem Motornockenwellensteuersystem montiert ist.
Verfahren zum Befestigen einer Welle mit einer Kettenradbefestigungsfläche an einem Kettenrad mit den folgenden Schritten: a) Anheften von harten abrasiven Körnern an einem ersten Endabschnitt eines Nabenabschnittes eines Kettenrades; b) Einsetzen der Welle in ein zentrales Durchgangsloch des Nabenabschnittes des Kettenrades, so dass ein erster Endabschnitt des Nabenabschnittes des Kettenrades die Kettenradbefestigungsfläche der Welle kontaktiert; c) Anordnen einer Endplatte an einem zweiten Endabschnitt des Nabenabschnittes des Kettenrades gegenüber dem ersten Endabschnitt des Nabenabschnittes; und d) Einsetzen von Bolzen in Löcher, die von der Endplatte und der welle gebildet sind, und Anziehen der Bolzen, um die Welle am Kettenrad zu befestigen; wobei bei der Befestigung des Kettenrades an der Welle die harten abrasiven Körner am ersten Endabschnitt des Nabenabschnittes die Kettenradbefestigungsfläche der welle so verformen, dass Unregelmäßigkeiten auf der Kettenradbefestigungsfläche ausgebildet werden, wodurch der Eingriff zwischen dem Kettenrad und der welle verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die harten abrasiven Körner über einen galvanischen Abscheidungsprozess am ersten Endabschnitt fest angeheftet werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die harten abrasiven Körner abrasive Diamantkörner sind.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die harten abrasiven Körner kubisches Bornitrid (CBN) sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenrad ein Kurbelwellenkettenrad ist, das an einer Kurbelwelle in einem Motornockenwellensteuersystem montiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenrad ein Nockenwellenkettenrad ist, das an einer Nockenwelle in einem Motornockenwellensteuersystem montiert ist.