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WO2003044392A1 - Spann- oder führungsschiene - Google Patents

Spann- oder führungsschiene Download PDF

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WO2003044392A1
WO2003044392A1 PCT/EP2002/009851 EP0209851W WO03044392A1 WO 2003044392 A1 WO2003044392 A1 WO 2003044392A1 EP 0209851 W EP0209851 W EP 0209851W WO 03044392 A1 WO03044392 A1 WO 03044392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tensioning
guide
guide rail
section
thermoset material
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2002/009851
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Artur Preis
Peter Bachmair
Stefan Belmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joh Winklhofer Beteiligungs GmbH and Co KG
Original Assignee
Joh Winklhofer and Soehne GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Joh Winklhofer and Soehne GmbH and Co KG filed Critical Joh Winklhofer and Soehne GmbH and Co KG
Publication of WO2003044392A1 publication Critical patent/WO2003044392A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/024—Belt drive
    • 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
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes or chains 
    • F16H2007/0863—Finally actuated members, e.g. constructional details thereof
    • F16H2007/0872—Sliding members
    • 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
    • F16H2007/185—Means for guiding or supporting belts, ropes, or chains the guiding surface in contact with the belt, rope or chain having particular shapes, structures or materials

Definitions

  • the present invention relates to a tensioning or guide rail for an endless drive element, in particular a timing chain for an internal combustion engine, with a guide section which can be pressed onto the endless drive element and has a sliding guide surface and a support section supporting the guide section.
  • Tension rails such as those in large numbers e.g. used in timing chain drives for internal combustion engines must meet relatively high requirements.
  • the guide section is made of a different material than the support section.
  • an aluminum die-cast profile is used as the supporting section, on which a sliding lining body is attached, which has the desired sliding and guiding properties for pressing against an endless drive element.
  • this can also be designed to be replaceable.
  • the support section consists of a thermoplastic provided with fillers. The fillers are often glass fibers that serve as reinforcement.
  • thermoset material is or are made at least in regions from at least one thermoset material.
  • thermoset material Such a pairing of materials has not been used in the prior art. At first glance, the reasons for this are not obvious. However, thermosets were obviously not believed to have the desired properties, which is why metals or thermoplastics Have come into play. The priority of thermoplastics is very easy to explain, since injection molding technology has become well established and is very suitable for mass use. In addition to the cost-effective manufacture and provision of the desired properties and resistance to temperature and lubricant influences, the light weight of the thermoset material or the thermoset materials plays a major role.
  • the guide section and / or support section of the tensioning or guide rail can advantageously consist entirely of at least one thermoset material. This means, for example, that all fastening elements etc. of these components or the entire rail are or are made of the thermoset material or the thermoset materials.
  • the surfaces of the guide section and of the support section can be designed without post-processing by a thermoset molding process. This ensures that none of the surfaces of the guide section and the support section require machining processes for the final production. Rather, the thermoset molding process can produce very good surfaces up to very good flatness and surface quality.
  • thermoset molding process it is advantageous here, according to one variant, if all surfaces are designed without post-processing by means of a thermoset molding process. Accordingly, the entire tensioning or guide rail is produced by one or more thermoset molding processes.
  • the guide section can advantageously consist of a thermoset material with a lower coefficient of friction than the coefficient of friction of the thermoset material from which the support section consists. While the guide section must have the most favorable sliding friction conditions with low wear, the support section requires high strength. This can be taken into account by suitable selection of the appropriate thermoset materials.
  • thermoset material can preferably be a plastic based on phenolic resin with at least one filler.
  • Thermosetting materials based on phenolic resin are very well suited for the main application in the timing chain drive of an internal combustion engine and withstand the loads specified there with regard to the effects of lubricants and heat.
  • At least one thermoset material can have high heat resistance up to at least 140 ° C, preferably 160 ° C.
  • the thermoset including any fillers it contains, maintains its high mechanical properties (e.g. compressive strength, flexural strength) even at higher temperatures (e.g. at 140 ° C).
  • These mechanical properties can be of the order of magnitude of aluminum materials. Thermoplastics begin to flow at such temperatures, so that appropriate countermeasures have to be taken. These do not apply when using thermoset materials.
  • the thermoset materials proposed here can be subjected to high mechanical loads, far above the load values that are possible with thermoplastic materials.
  • the at least one filler is selected from the following group:
  • Glass fibers, glass balls, minerals, graphite, PTFE (Teflon) and MoS 2 Glass fibers, glass balls, minerals, graphite, PTFE (Teflon) and MoS 2 .
  • thermoset material can be selected so that there is a reduction in friction or greater strength. This can only be done in certain areas on the tensioning rail by deliberately influencing the material at the respective point.
  • thermoset material can be selected from the following group:
  • thermoset materials from the manufacturer mentioned are very well suited for use as tensioning or guide rails for a timing chain drive of an internal combustion engine. They are particularly resistant to heat and lubricants.
  • the figure shows a guide rail 1, which comprises a support body or support section 2 in a framework structure and a sliding surface or guide section 3.
  • the support body 2 has a lower rail 4 and an upper rail 5 carrying the sliding coating, which are connected to one another via cross struts 6 to produce the truss structure.
  • the sliding surface 3 is provided with an upper rail 5 e.g. connected by gluing and suitable connecting elements or locking options could also be provided. However, there is also the option of making a chemical-mechanical connection of the same or different materials / material types (e.g. a thermoset carrier that is chemically-mechanically connected to a thermoplastic covering).
  • a chemical-mechanical connection of the same or different materials / material types (e.g. a thermoset carrier that is chemically-mechanically connected to a thermoplastic covering).
  • the sliding coating 3 can be profiled on a sliding guide surface 7 in accordance with the accommodation of the endless drive element. For example, there could be side guide ridges, while the middle sliding area is lower.
  • the support body 2 and the sliding lining body 3 are each made of a different thermoset material. In another variant, these could also be made from a uniform thermoset material.
  • an X 689 is used as the thermoset material for the support body 2 and an X 620 for the sliding lining body 3.
  • These thermosets are available from Vyncolit (Ghent, Belgium) under the product name mentioned. In addition to the thermoset materials matched to the required properties, this guide rail 1 also has the advantage of low weight.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spann- oder Führungsschiene für ein Endlostreibelement, insbesondere Steuerkette für einen Verbrennungsmotor, mit einem an das Endlostreibelement drückbaren Führungsabschnitt (3) mit Gleitführungsfläche und einem den Führungsabschnitt unterstützenden Tragabschnitt (2), wobei der Führungsabschnitt (3) und/oder der Tragabschnitt (2) zumindest bereichsweise aus einem Duroplastwerkstoff hergestellt ist oder sind.

Description

Spann- oder Führungsschiene
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spann- oder Führungsschiene für ein Endlostreibelement, insbesondere Steuerkette für einen Verbrennungsmotor, mit einem an das Endlostreibelement drückbaren Führungsabschnitt mit Gleitführungsfläche und einem den Führungsabschnitt unterstützenden Tragabschnitt.
Spannschienen, wie sie in großer Zahl z.B. bei Steuerkettentrieben für Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, müssen relativ hohe Anforderungen erfüllen. Mittlerweile hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Führungsabschnitt aus einem anderen Material hergestellt wird, als der Tragabschnitt. Hierzu gibt es unterschiedlichste Lösungen im Stand der Technik. In vielen Fällen wird als Tragabschnitt ein Aluminiumdruckgussprofil verwendet, auf dem ein Gleitbelagkörper angebracht wird, der die gewünschten Gleit- und Führungseigenschaften zum Andrücken an ein Endlostreibelementes aufweist. Dieser kann aus Verschleißgründen auch austauschbar ausgestaltet sein. Des weiteren gibt es Varianten, bei denen der Tragabschnitt aus einem mit Füllstoffen versehenen Thermoplast besteht. Bei den Füllstoffen handelt es sich oftmals um Glasfasern, die als Armierung dienen. Obwohl sich viele dieser Konstruktionen im Einsatz bestens bewährt haben, bestehen dennoch Bestrebungen auch hier Verbesserungen durchzuführen. Im Automobilbau handelt es sich bei solchen Spann- oder Führungsschienen um Massenprodukte, weshalb auch kleine Kosteneinsparungen sehr stark zu Buche schlagen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spann- oder Führungsschiene der Eingangs genannten Art bereitzustellen, die die gewünschten Anforderungen erfüllt und kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Führungsabschnitt und/oder der Tragabschnitt zumindest bereichsweise aus mindestens einem Duroplastwerkstoff hergestellt ist oder sind. Eine solche Materialpaarung ist bislang im Stand der Technik nicht zum Einsatz gekommen. Die Gründe hierfür liegen auf dem ersten Blick nicht offen auf der Hand. Jedoch wurden Duroplasten offensichtlich die gewünschten Eigenschaften nicht zugetraut, weshalb Metalle oder Thermoplaste zum Einsatz gekommen sind. Der Vorrang von Thermoplasten ist sehr einfach zu erklären, da sich die Spritzgusstechnik gut etabliert hat und für den Masseneinsatz sehr gut geeignet ist. Neben der kostengünstigen Herstellung und der Bereitstellung der gewünschten Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperatur sowie Schmierstoffeinflüssen, spielt die Leichtgewichtigkeit des Duroplastwerkstoffes oder der Duroplastwerkstoffe eine große Rolle.
Günstigerweise kann der Führungsabschnitt und/oder Tragabschnitt der Spann- oder Führungsschiene vollständig aus mindestens einem Duroplastwerkstoff bestehen. Das bedeutet z.B., dass auch sämtliche Befestigungselemente etc. dieser Bauelemente oder die gesamte Schiene aus dem Duroplastwerkstoff oder den Duroplastwerkstoffen hergestellt sind bzw. ist.
Des weiteren können die Oberflächen des Führungsabschnittes und des Tragabschnittes nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass keine der Oberflächen des Führungsabschnittes und des Tragabschnitts spanabhebende Verfahren zu der Endherstellung benötigt. Vielmehr lassen sich durch den Duroplastformvorgang sehr gute Oberflächen bis hin zu einer sehr guten Ebenheit und Oberflächenqualität erzeugen.
Von Vorteil ist es hierbei, gemäß einer Variante, wenn sämtliche Oberflächen nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sind. Demnach wird die Spann- oder Führungsschiene in ihrer Gesamtheit durch ein oder mehrere Duroplastformvorgänge hergestellt.
Günstigerweise kann der Führungsabschnitt aus einem Duroplastwerkstoff mit niedrigerem Reibungskoeffizienten bestehen, als der Reibungskoeffizient des Duroplastwerkstoff aus dem der Tragabschnitt besteht. Während der Führungsabschnitt möglichst günstige Gleitreibungszustände bei niedrigem Verschleiß aufweisen muss, ist vom Tragabschnitt eine hohe Festigkeit erforderlich. Dem kann durch geeignete Auswahl der entsprechenden Duroplastwerkstoffe Rechnung getragen werden.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass der Führungsabschnitt und der Tragabschnitt aus dem gleichen Duroplastwerkstoff hergestellt sind. Bevorzugt kann der mindestens eine Duroplastwerkstoff ein Kunststoff auf Phenolharzbasis mit mindestens einem Füllstoff sein. Duroplastwerkstoffe auf Phenolharzbasis sind für den Haupteinsatzzweck im Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors sehr gut geeignet und halten den dort vorgegebenen Belastungen hinsichtlich Schmierstoff- und Wärmeeinflüssen stand.
Insbesondere kann mindestens ein Duroplastwerkstoff eine hohe Wärmebeständigkeit bis mindestens 140°C, bevorzugt 160°C, aufweisen. Hiermit ist gemeint, dass der Duroplast einschließlich seiner eventuell vorhandenen Füllstoffe auch bei höheren Temperaturen (z.B. bei 140°C) seine hohen mechanischen Eigenschaften (z.B. Druckfestigkeit, Biegefestigkeit) beibehält. Diese mechanischen Eigenschaften können in Größenordnungen von Aluminiumwerkstoffen liegen. Thermoplaste fangen bei solchen Temperaturen das Fließen an, so dass entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden müssen. Diese entfallen bei der Verwendung von Duroplastwerkstoffen. Generell sind die hier vorgeschlagenen Duroplastwerkstoffe mechanisch hoch belastbar, und zwar weit oberhalb von den Belastungswerten, die durch Thermoplastwerkstoffe möglich sind.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der mindestens eine Füllstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:
Glasfasern, Glaskugeln, Mineralstoffe, Graphit, PTFE (Teflon) und MoS2.
Auch Kombinationen dieser Füllstoffe sind in vorgegebenen Mischungsverhältnissen denkbar. Z.B. kann der Duroplastwerkstoff so gewählt werden, dass sich eine Reibungsreduktion oder eine höhere Festigkeit ergibt. Dies kann auch nur bereichsweise an der Spannschiene durch bewusste Beeinflussung des Materials an der jeweiligen Stelle geschehen.
Gemäß einer Variante kann der mindestens eine Duroplastwerkstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein:
X 620 X 655 X 659 X 680 X 681 X 682 X 689 X 6952
Hersteller: Fa. Vyncolit. Diese Duroplastwerkstoffe des genannten Herstellers eignen sich sehr gut für die Einsatzzwecke als Spann- oder Führungsschiene für ein Steuerkettentriebs eines Verbrennungsmotors. Sie sind insbesondere wärme- und schmiermittelbeständig.
Im Folgenden wird anhand einer Figur ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Führungsschiene 1 , die einen Tragkörper bzw. Tragabschnitt 2 in Fachwerkstruktur und einen Gleitbelag bzw. Führungsabschnitt 3 umfasst. Der Tragkörper 2 weist eine untere Schiene 4 und eine den Gleitbelag tragende obere Schiene 5 auf, die über Querstreben 6 zum Erzeugen der Fachwerkstruktur miteinander verbunden sind.
Der Gleitbelag 3 ist mit einer oberen Schiene 5 z.B. durch Verkleben verbunden und es könnten aber auch geeignete Verbindungselemente oder Rastmöglichkeiten vorgesehen sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine chemisch-mechanische Verbindung gleicher oder unterschiedlicher Werkstoffe/Werkstoff arten (z.B. ein Duroplast-Träger, der chemisch-mechanisch mit Thermoplast-Belag verbunden ist) vorzunehmen.
Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, den Tragkörper 2 mit Schwenkmöglichkeiten und Aufdrückflächen für eine Spanneinrichtung auszustatten, so dass dieser für eine Spannschiene einsetzbar wäre.
Der Gleitbelag 3 kann an einer Gleitführungsfläche 7 entsprechend zur Aufnahme des Endlostreibelementes profilierend sein. Zum Beispiel könnten seitlich hochstehende Führungsstege vorhanden sein, während der mittlere Gleitbereich niedriger liegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Tragkörper 2 und der Gleitbelagkörper 3 jeweils aus einem unterschiedlichen Duroplastwerkstoff hergestellt. In einer anderen Variante könnten diese auch aus einem einheitlichen Duroplastwerkstoff hergestellt sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Duroplastwerkstoff für den Tragkörper 2 ein X 689 und für den Gleitbelagkörper 3 ein X 620 verwendet. Diese Duroplaste sind unter der genannten Produktbezeichnung von der Firma Vyncolit (Gent, Belgien) beziehbar. Neben der auf die geforderten Eigenschaften abgestimmten Duroplastwerkstoffe ergibt sich noch der Vorteil eines geringen Gewichts bei dieser Führungsschiene 1.

Claims

Schutzansprüche
1. Spann- oder Führungsschiene (1 ) für ein Endlostreibelement, insbesondere Steuerkette für einen Verbrennungsmotor, mit einem an das Endlostreibelement drückbaren Führungsabschnitt (3) mit Gleitführungsflächen (7) und den Führungsabschnitt (3) unterstützenden Tragabschnitt (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (3) und/oder der Tragabschnitt (2) zumindest bereichsweise aus einem Duroplastwerkstoff hergestellt ist oder sind.
2. Spann- oder Führungsschiene (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (3) und/oder der Tragabschnitt (2) vollständig aus mindestens einem Duroplastwerkstoff bestehen bzw. besteht.
3. Spann- oder Führungsschiene (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Führungsabschnittes und des Tragabschnittes nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sind.
4. Spann- oder Führungsschiene (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der sämtliche Oberflächen nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sind.
5. Spann- oder Führungsschiene (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (1 ) aus einem Duroplastwerkstoff mit niedrigerem Reibungskoeffizienten besteht, als der Reibungskoeffizient des Duroplastwerkstoff, aus dem der Tragabschnitt (2) besteht.
6. Spann- oder Führungsschiene (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (3) und der Tragabschnitt (2) aus dem gleichen Duroplastwerkstoff hergestellt sind.
7. Spann- oder Führungsschiene (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Duroplastwerkstoff ein Kunststoff auf Phenolharzbasis mit mindestens einem Füllstoff ist.
8. Spann- oder Führungsschiene (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Duroplastwerkstoff eine hohe Wärmebeständigkeit bis mindestens 140°C, bevorzugt 160°C, aufweist.
9. Spann- oder Führungsschiene (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Füllstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:
Glasfasern
Glaskugeln
Mineralstoffe
Graphit
PTFE
MoS2.
PCT/EP2002/009851 2001-11-20 2002-09-03 Spann- oder führungsschiene Ceased WO2003044392A1 (de)

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