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Die
Erfindung betrifft einen Spanner vom Sperrklinkentyp gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Spanner dient dazu,
einer Taktsteuerkette, welche eine Nockenwelle und optional andere
Komponenten eines Motors antreibt, eine geeignete Spannung aufzuerlegen.
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Es
ist bekannt, einer Taktsteuerkette mittels eines Spanners mit einem
verschiebbar in einer in einem Gehäuse ausgebildeten Plungerkolbenaufnahmeöffnung
angeordneten Plungerkolben eine Spannung aufzuerlegen. Der Plungerkolben
und das Gehäuse wirken zusammen, um eine Hochdruckölkammer
zu bilden, und der Plungerkolben wird mittels einer Plungerkolbenfeder
und ebenfalls durch den hydraulischen Druck, der von einer externen
Druckquelle dem Öl in der Hochdruckölkammer auferlegt wird,
in Ausfahrrichtung gezwängt, um der Taktsteuerkette eine
Spannung aufzuerlegen.
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9 zeigt
einen Spanner, der in der
japanischen
Patentanmeldung Hei. 6-94089 beschrieben ist. Der Spanner
500 besteht
aus einem Gehäuse
501 mit einer zylinderförmigen
Plungerkolbenaufnahmeöffnung
510 mit einem offenen
Ende
513, die einen Plungerkolben
502 aufnimmt,
welcher verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung
angeordnet ist und hierüber vorsteht. Ein Sperrklinkenmechanismus
503,
der eine schwenkbar gelagerte Sperrklinke
531 mit Sperrklinkenzähnen
531a aufweist, welche
mit Zahnstangenzähnen
525 am Plungerkolben zusammenwirkt,
begrenzt die Einfahrbewegung des Plungerkolbens
502.
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Ein
Mechanismus 504 verhindert ein Vorstehen des Plungerkolbens 502,
wenn der Plungerkolben sich in einem eingefahrenen Zustand befindet, wie
dargestellt. Der Überstehverhinderungs-Mechanismus 504 umfasst
eine Kammer 540, die im Gehäuse 501 auf
einer äußeren Seite der Hochdruckölkammer 510 angeordnet
ist. Die Kammer 540 steht mit der Hochdruckölkammer 510 über
einen Durchlass 543 in Verbindung, der sich in einer Richtung senkrecht
zur Längsrichtung der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 510 erstreckt.
Ein Kolben 542, der verschiebbar in der Kammer 540 angeordnet
ist, hat einen Verriegelungsvorsprung 542b, der in eine Öffnung 526 im
Plungerkolben 502 eindringt. Eine Vorspannfeder 544 zwängt
den Kolben 542 in eine Richtung, so dass sein Verriegelungsvorsprung 542b in die Öffnung 526 des
Plungerkolbens eindringt.
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Der
Kolben hat Druckaufnahmeflächen 542a und 542c am
Ende des Verriegelungsvorsprungs 542b. Diese Druckaufnahmeflächen
nehmen den hydraulischen Druck der Hochdruckölkammer 510 auf. Wenn
die Druckaufnahmeflächen 542a und 542c einen
hydraulischen Druck aus der Hochdruckölkammer 510 empfangen,
zieht sich der Verriegelungsvorsprung 542b aus der Öffnung 526 im
Plungerkolben zurück, wodurch der Plungerkolben 502 freigegeben wird,
so dass der Spanner aktiv werden kann. Während des Betriebs
leckt Öl aus der Hochdruckölkammer 510 durch
einen begrenzten Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Innenwand
der Plungerkolbenaufnahmeöffnung im Gehäuse, wodurch
eine Dämpfungswirkung erzeugt wird, wenn dem Plungerkolben
plötzlich infolge einer Erhöhung der Kettenspannung
eine Kraft auferlegt wird.
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Wenn
der Motor für eine lange Zeit steht, kann Luft in die Hochdruckölkammer 510 eindringen und
im Ergebnis kann der hydraulische Druck in der Hochdruckölkammer 510,
welcher durch Schwingungen des beim Motorstart durch eine Ölpumpe
erzeugten hydraulischen Drucks beeinflusst wird, unzureichend sein.
Wenn dem Plungerkolben 502 durch die Kette eine große
Kraft auferlegt wird, wird die Kraft nur durch den Sperrklinkenmechanismus 503 und durch
die Kraft der Plungerkolbenfeder 522 aufgenommen, ohne
Unterstützung der Dämpfungswirkung des Öles.
Folglich besteht die Gefahr, dass die große Kraft in einem
Brechen eines oder mehrerer Sperrklinkenzähne 531a der
Sperrklinke oder in einem Brechen eines oder mehrerer Zahnstangenzähne
an der auf der Außenseite des Plungerkolbens 502 ausgebildeten
Zahnstange resultiert.
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Folglich
benötigt der Spanner 500 gemäß dem
Stand der Technik eine starke Plungerkolbenfeder 522, um
ein Spiel des Plungerkolbens 502 zu unterdrücken
und im Ergebnis vergrößert sich die Größe
des Spanners.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Spanner zu
verbessern, insbesondere in Bezug auf die oben genannten Probleme
in Hinblick auf ein temporäres Ausfallen des Sperrklinkenmechanismuses
bei einem Motorstart, wodurch eine Beschädigung des Sperrklinkenmechanismuses während
eines Motorstarts nach längerem Motorstillstand verhindert
wird.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch einen Spanner mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß weist
ein Spanner vom Sperrklinkentyp ein Gehäuse mit einem ersten Ölversorgungsdurchlass
zum Einleiten von Öl unter Druck in das Gehäuse,
eine Plungerkolbenaufnahmeöffnung und einen Plungerkolben
auf, der verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung
aufgenommen ist und in eine Ausfahrrichtung nach außen über das
offene Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung vorsteht,
um einer umlaufenden Kette eine Spannung aufzuerlegen.
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Der
Plungerkolben hat ein hohles Inneres, wobei das hohle Innere und
die Plungerkolbenaufnahmeöffnung zusammen eine Hochdruckölkammer bilden,
die sich mit der Verschiebung des Plungerkolbens in Ausfahrrichtung
vergrößert und sich bei der Verschiebung des Plungerkolbens
in Einfahrrichtung verkleinert. Der Plungerkolben hat eine sich
in Längsrichtung erstreckende Zahnstange, die eine Gruppe von
Zahnstangenzähnen aufweist, und die auf seiner Außenseite
ausgebildet ist.
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Eine
Plungerkolbenfeder in der Hochdruckölkammer spannt den
Plungerkolben in Ausfahrrichtung vor. Eine Rückschlagventileinheit,
die an einem Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüberliegend
dem offenen Ende derselben angeordnet ist, ist vorgesehen, um Öl
vom Ölversorgungsdurchlass in die Hochdruckölkammer
zu leiten und ein Rückströmen von Öl
von der Hochdruckölkammer in den Ölversorgungsdurchlass
zu blockieren.
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Eine
Sperrklinke ist verschwenkbar um eine Schwenkachse am Gehäuse
angebracht, wobei die Sperrklinke einen Sperrklinkenzahn hat, der
in und außer Eingriff mit einer Zahnstange am Plungerkolben
bringbar ist, und die Sperrklinke die Einfahrbewegung des Plungerkolbens
blockiert, wenn sie in Eingriff mit der Zahnstange ist. Eine Sperrklinkenfeder
zwängt die Sperrklinke in eine Richtung, so dass dieselbe
um die Schwenkachse dreht, damit der Sperrklinkenzahn in Eingriff
mit der Zahnstange gelangt.
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In
soweit beschrieben, sind die Merkmale des Spanners bekannt. Der
erfindungsgemäße Spanner ist dadurch gekennzeichnet,
dass er eine Stiftaufnahmeöffnung, die im Gehäuse
ausgebildet ist, einen Stift, der verschiebbar in der Stiftaufnahmeöffnung
angeordnet ist und hierüber vorsteht, wobei der Stift in
Kontakt mit der Sperrklinke ist und angeordnet ist, um die Sperrklinke
um ihre Schwenkachse in einer Richtung zu drehen, damit der Sperrklinkenzahn
außer Eingriff mit der Zahnstange gelangt, wenn der Stift
sich in Ausfahrrichtung bewegt, und einen zweiten Ölversorgungsdurchlass
zum Einleiten von Öl unter Druck in die Stiftaufnahmeöffnung,
um eine Bewegung des Stifts in Ausfahrrichtung zu bewirken, aufweist.
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Der
erfindungsgemäße Spanner unterdrückt schlagende
Geräusche einer Taktsteuerkette beim Motorstart indem eine
Ausfahrbewegung des Plungerkolbens ermöglicht wird, aber
ein Spiel durch einen Eingriff der Sperrklinke in die Zahnstangenzähne am
Plungerkolben verhindert wird. Das Verhindern eines Spiels ist möglich,
da die Sperrklinkenfeder auch auf die Sperrklinke wirkt, wenn bei
einem langen Stillstand des Motors Luft in die Hochdruckölkammer
eingedrungen ist.
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Anderseits
füllt sich die Stiftaufnahmeöffnung nach einem
Motorstart mit Öl. Sofort nachdem sich die Stiftaufnahmeöffnung
mit Öl füllt, Rist der durch das Öl ausgeübte
Druck den Eingriff der Sperrklinke in die Zahnstangenzähne
und ermöglicht verlässlich und schnell Aus- und
Einfahrbewegungen des Plungerkolbens. Das heißt, wenn das
auf die Sperrklinke ausgeübte Drehmoment durch den Öldruck
in der Stiftaufnahmeöffnung das entgegenwirkende Drehmoment,
ausgeübt durch die Sperrklinkenfeder, überschreitet,
wird die Sperrklinke von den Zahnstangenzähnen freigegeben
und blockiert nicht länger das Einfahren des Plungerkolbens.
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Es
ist zudem möglich, das Timing des Lösens der Sperrklinke
von den Zahnstangenzähnen einzustellen mittels eines Einstellens
der vorspannenden Kraft, die durch die Sperrklinkenfeder ausgeübt
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist vorzugsweise der zweite Ölversorgungsdurchlass unabhängig
vom ersten Ölversorgungsdurchlass, wodurch der Öldruck
in dem ersten Ölversorgungsdurchlass und dem zweiten Ölversorgungsdurchlass unterschiedlich
sein kann. Wenn der zweite Ölversorgungsdurchlass unabhängig
vom ersten Ölversorgungsdurchlass ist, anstelle dass er
ein Zweig des ersten Ölversorgungsdurchlasses ist, ist
es möglich zu verhindern, dass der Stift direkt von Schwingungen
des Öldrucks von dem Öl, das in den ersten Ölversorgungsdurchlass
eingeleitet wird, beeinflusst wird, selbst wenn das Volumen der
Stiftaufnahmeöffnung kleiner als das der Hochdruckölkammer
ist.
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Selbst
wenn der zweite Ölversorgungsdurchlass unabhängig
vom ersten Ölversorgungsdurchlass ist, ist es möglich,
wenn die Stiftaufnahmeöffnung sofort nach einem Motorstart
mit Öl gefüllt wird, den Eingriff der Sperrklinke
in die Zahnstangenzähne schnell freizugeben, so dass verlässlich
und schnell Aus- und Einfahrbewegungen des Plungerkolbens stattfinden
können.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der zweite Ölversorgungsdurchlass im Gehäuse ausgebildet
ist, um Öl von einer externen Quelle zum Gehäuse
direkt in die Stiftaufnahmeöffnung einzuleiten. Der zweite
im Gehäuse ausgebildete Ölversorgungsdurchlass
kann an einer beliebigen, gewünschten Stelle angeordnet sein,
unabhängig von der Anordnung des ersten Ölversorgungsdurchlasses.
Folglich kann die Länge des zweiten Ölversorgungsdurchlasses
kurz sein und der Ölversorgungsdurchlass kann einfach hergestellt
werden.
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Eine
andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
dass der zweite Ölversorgungsdurchlass im Gehäuse
ausgebildet ist, um Öl direkt von der Hochdruckölkammer
in die Stiftaufnahmeöffnung einzuleiten. Gemäß dieser
Ausführungsform betätigt der Stift die Sperrklinke
synchron mit Schwingungen des Öldrucks in der Hochdruckölkammer.
Folglich wird die Sperrklinke sofort nach einem Motorstart außer
Eingriff mit den Zahnstangenzähnen am Plungerkolben gebracht,
so dass verlässlich und schnell Aus- und Einfahrbewegungen
des Plungerkolbens stattfinden können.
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Bevorzugt
ist der zweite Ölversorgungsdurchlass mit einer Öffnung
zum Absorbieren von Druckschwankungen im Öl ausgestattet,
das der Stiftaufnahmeöffnung durch den zweiten Ölversorgungsdurchlass
zugeführt wird. Die Öffnung regelt die Ölmenge,
die in die Stiftaufnahmeöffnung eingeleitet wird, wenn
eine übermäßige Ölversorgung
vorliegt. Die Öffnung regelt auch die Ölleckage
aus der Stiftaufnahmeöffnung, wenn die Ölversorgung
unzureichend ist. Folglich ermöglicht es die Öffnung
dem Spanner, Schwingungen, die im von einer Ölpumpe zugeführten Öl
erzeugt werden, zu absorbieren, und stellt auch eine verlässliche Ölversorgung
der Stiftaufnahmeöffnung sicher.
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Besonders
bevorzugt ist eine Stiftfeder in der Stiftaufnahmeöffnung
vorgesehen, um eine Kraft auszuüben, welche den Stift in
Ausfahrrichtung zwängt. Die Stiftfeder unterstützt
federnd den Stift, verhindert ein übermäßiges
Eingreifen der Sperrklinke in die Zahnstangenzähne am Plungerkolben
und verhindert ein Springen der Sperrklinke über die Zahnstangenzähne.
Somit wird es mit der Stiftfeder der Sperrklinke ermöglicht,
verlässlich in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen
zu sein, ein Überspringen zu blockieren und einen übermäßigen
Eingriff zu verhindern, welches ansonsten auf Grund der vorspannenden
Kraft der Sperrklinkenfeder auftreten würde, wenn der Motor
gestartet wird, und ermöglicht somit eine Ausfahrbewegung
des Plungerkolbens während die Einfahrbewegung des Plungerkolbens
blockiert wird.
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Ist
eine Sperrklinkenfeder vorgesehen, so übt diese ein Drehmoment
auf die Sperrklinke aus, das größer ist als und
entgegengesetzt gerichtet ist zum Drehmoment, das durch die Kraft
der auf den Stift wirkenden Stiftfeder erzeugt wird. Die Sperrklinke
wird dadurch bei einem Motorstart erzwungenermaßen in Eingriff
mit den Zahnstangenzähnen am Plungerkolben gebracht, selbst
wenn die Stiftaufnahmeöffnung noch nicht vollständig
mit Öl gefüllt ist, was insbesondere auftreten
kann, wenn der Motor für eine längere Zeit nicht
in Betrieb war. Folglich kann der Spanner verlässlich die
Ausfahrbewegung des Plungerkolbens ermöglichen, während
die Einfahrbewegung blockiert wird.
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Besonders
bevorzugt weist die Sperrklinke nur einen einzelnen Sperrklinkenzahn
auf, wodurch die Sperrklinke in Eingriff mit der Zahnstange nur
an einer einzigen Stelle zwischen zwei benachbarten Zahnstangenzähnen
ist. Der einzelne Zahn greift hierbei nicht übermäßig
in die Zahnstangenzähne am Plungerkolben ein und die Sperrklinke
kann verlässlich außer Eingriff mit der Zahnstange
gelangen, sofort nachdem der Motor nach einem längeren
Stillstand gestartet wurde, so dass es dem Plungerkolben schnell
ermöglicht wird, sich in seine Ausfahrrichtung und Einfahrrichtung
zu bewegen.
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Die
vorliegende Erfindung ist anwendbar auf eine große Vielzahl
von hydraulischen Spannern vom Sperrklinkentyp mit einer schwingenden
Sperrklinke, die in einem vorderen Bereich des Spannergehäuses angeordnet
und in Eingriff bringbar mit einer Zahnstange ist, die am Plungerkolben
des Spanners ausgebildet ist, um eine Ausfahrbewegung des Plungerkolbens
zuzulassen, während eine Einfahrbewegung blockiert wird.
Der erfindungsgemäße Spanner nutzt eine Sperrklinkenvorspannfeder
zum Vorspannen der Sperrklinke in eine Richtung, so dass diese in
die an dem Plungerkolben ausgebildete Zahnstange eingreift, und
einen hydraulischen Stift, welcher dem Öldruck folgt, um
die Sperrklinke in eine Richtung auszufahren, so dass sie den Eingriff
der Sperrklinke in die Zahnstange löst.
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Der Öldurchlass
im Spanner, durch welche Öl an die Hochdruckölkammer
abgegeben wird, kann direkt von der Motorölpumpe kommendes Öl
aufnehmen. Alternativ kann ein Ölreservoir im Spannergehäuses
ausgebildet sein, so dass von der Ölpumpe kommendes Öl
durch dieses Ölreservoir in die Hochdruckölkammer
gelangt.
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Der
erfindungsgemäße Spanner weist auch ein Rückschlagventil
auf, um ein Einströmen von Öl in die Hochdruckölkammer
zu ermöglichen, wohingegen ein Rückströmen
von Öl blockiert wird.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Spanners vom Sperrklinkentyp gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel, der mit einer schwenkbaren Kettenführung
und einer Taktsteuerkette bei einem Verbrennungsmotor zusammenwirkt,
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2 eine
Schnittansicht des Spanners vom Sperrklinkentyp von 1,
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3 eine
Seitenansicht des Spanners vom Sperrklinkentyp von 1,
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4 eine
geschnittene Schnittansicht eines Bereichs des Spanners von 1,
welche die Sperrklinke in Eingriff mit den Zähnen am Plungerkolben zeigt,
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5 eine
geschnittene Schnittansicht eines Bereichs des Spanners von 1,
welche die Sperrklinke außer Eingriff mit den Zähnen
am Plungerkolben zeigt, so dass der Plungerkolben frei ist,
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6 eine
Schnittansicht eines Spanners vom Sperrklinkentyp gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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7 eine
Schnittansicht eines Spanners vom Sperrklinkentyp gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel,
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8 eine
Schnittansicht eines Spanners vom Sperrklinkentyp gemäß dem
vierten Ausführungsbeispiel, und
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9 eine
Schnittansicht eines Spanners vom Sperrklinkentyp gemäß dem
Stand der Technik.
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Wie
in 1 dargestellt, ist ein Spanner 100 vom
Sperrklinkentyp gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
an einem Motorblock benachbart der lockeren Seite einer Taktsteuerkette
C angebracht, d. h. dem Bereich der Kette, der sich von einem antreibenden
Kettenrad S1 an der Kurbelwelle des Motors in Richtung auf ein oder
zwei angetriebene Kettenräder S2 an den Nockenwellen des
Motors zu bewegt. Ein Plungerkolben 120, der vom Spannergehäuses 110 vorsteht,
bewegt sich nach außerhalb und innerhalb des Gehäuses,
um der lockeren Seite der Taktsteuerkette C über einen
schwenkbaren Hebel L mittels Drückens auf die Rückseite
des Hebels in einem Bereich, beabstandet von der Schwenkachse des Hebels,
eine Spannung aufzuerlegen.
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Die
gespannte Seite der Kette, d. h. der Bereich der Kette, der sich
von einem Nockenwellen-Kettenrad S2 in Richtung des Kurbelwellen-Kettenrades
S1 bewegt, gleitet entlang und ist geführt durch eine stationäre
Kettenführung G, die am Motorblock fixiert ist. Pfeile
zeigen in 1 die Drehrichtung der Kettenräder
und die Bewegungsrichtung der Kette.
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Wie
in 2 dargestellt, ist ein erster Ölversorgungsdurchlass 111 im
Spannergehäuses vorgesehen, um Öl einzuleiten,
das unter Druck vom Motorblock in die Hochdruckölkammer
R über eine Rückschlagventileinheit 140 zugeführt
wird. Der Plungerkolben 120, der mit Ausnahme einer Gruppe von
Zahnstangenzähnen, die an seiner Außenseite ausgebildet
sind, eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt hat,
ist verschiebbar in einer Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 im
Gehäuse aufgenommen und steht von einem offenen Ende der Öffnung 112 nach
außen in Richtung der Kette vor, wie in 1 dargestellt.
Eine den Plungerkolben vorspannende Feder, im Folgenden als Plungerkolbenfeder 130 bezeichnet,
ist in der Hochdruckölkammer R angeordnet, welche durch
die Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 und das hohle
Innere 121 des Plungerkolbens 120 gebildet ist,
und zwängt den Plungerkolben in Ausfahrrichtung. Die Rückschlagventileinheit 140 am
Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112, d.
h. am Ende entfernt von der Öffnung, durch welche der Plungerkolben
vorsteht, ermöglicht es, dass Öl vom Ölversorgungsdurchlass 111 in
die Hochdruckölkammer R strömt, aber blockiert
ein Rückströmen. Eine Sperrklinke 150 ist
nahe dem vorderen Teil des Gehäuses 110 angebracht,
um um einen Montagestift derart verschwenkbar zu sein, dass in einer
Schwenkbewegung der Sperrklinke 150 ihr Zahn 151 in
Eingriff gelangen kann mit und außer Eingriff gelangen
kann von den Zahnstangenzähnen 122, die auf der
Seite des Plungerkolbens 120 ausgebildet sind. Die relativen
Stellungen des Zahnes 151 und die Achse, um welche die
Sperrklinke 150 verschwenkbar ist, sind derart, dass der
Sperrklinkenzahn 151 außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 gelangen
kann, wenn sich die Sperrklinke 150 in 2 im
Uhrzeigersinn dreht, während der Plungerkolben 120 sich
in seiner Ausfahrrichtung bewegt. Jedoch kann sich die Sperrklinke 150 nicht ausreichend
entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn bewegen, um außer Eingriff
mit den Zahnstangenzähnen 122 zu gelangen, wenn
sich der Plungerkolben 120 in Einfahrrichtung bewegt. Folglich
ermöglicht die Sperrklinke 150 eine Ausfahrbewegung
des Plungerkolbens 120, aber blockiert eine Einfahrbewegung
des Plungerkolbens 120, bis die Sperrklinke 150 weit
genug im Uhrzeigersinn geschwenkt wurde, dass ihr Zahn 151 vollständig
die Zahnstangenzähne 122 freigibt, so dass der Plungerkolben 120 frei
ist, sich in Ausfahrrichtung und Einfahrrichtung unter dem Einfluss
der durch das Öl in der Hochdruckölkammer R, der
Plungerkolbenfeder 130 und der Taktsteuerkette ausgeübten
Kräfte zu bewegen, ohne durch den Sperrklinkenmechanismus
beschränkt zu sein. Eine die Sperrklinke 150 vorspannende
Feder, im Folgenden als Sperrklinkenfeder 160 bezeichnet, zwängt
die Sperrklinke 150 im Uhrzeigersinn vor, so dass sie in
die Zahnstangenzähne 122 eingreift. Jedoch wirkt,
wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich sein wird, der Kraft,
die durch die Sperrklinkenfeder 160 ausgeübt wird,
eine Kraft entgegen, die durch einen hydraulisch betätigten
Stift erzeugt wird, so dass der Sperrklinkenzahn 151 die
Zahnstangenzähne freigeben kann.
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Die
Rückschlagventileinheit 140 ist vorzugsweise am
oder benachbart zum Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 angeordnet,
wobei eine beliebige Rückschlagventileinheit verwendet
werden kann, um Öl der Hochdruckölkammer R zuzuführen und
ein Rückströmen zu blockieren. Die Rückschlagventileinheit 140 weist
einen Ventilsitz 141 mit einem Öldurchlass auf,
der mit dem ersten Ölversorgungsdurchlass 111 im
Gehäuse 110 verbunden ist. Eine Ventilkugel 142 ist
in der Stellung dargestellt, in welcher sie an einem Ende eines
Ventilsitzes 141 aufsitzt. Eine die Ventilfeder 143 spannt
die Ventilkugel 142 gegen den Ventilsitz 143 vor
und ein glockenförmiger Rückhalter 144 unterstützt
die Ventilfeder 143 und begrenzt eine Verschiebung der
Ventilkugel 142.
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Das
Gehäuse 110 ist ferner mit einem zylinderförmigen Öffnung,
im Folgenden als Stiftaufnahmeöffnung 113 bezeichnet,
benachbart der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 ausgestattet.
Ein Stift 170 ist verschiebbar in der Stiftaufnahmeöffnung 113 aufgenommen
und steht über die Öffnung nach außen
vor, wobei er gegen einen Teil der Sperrklinke 150 auf
der Seite des Sperrklinkenmontagestifts von der Seite, an welcher
die Sperrklinkenfeder 160 angeordnet ist, drückt.
Eine Ölkammer P wird durch die Stiftaufnahmeöffnung 113 und
den hydraulisch wirkenden Stift 170 gebildet. Eine den
Stift unterstützende Feder, im Folgenden als Stiftfeder 180 bezeichnet, ist
innerhalb der Stiftaufnahmeöffnung 113 angeordnet
und ist in unterstützendem Kontakt mit dem inneren Ende
des Stifts 170, wobei sie verhindert, dass die Sperrklinke
so weit im Uhrzeigersinn dreht, dass der Sperrklinkenzahn 151 über
die Zahnstangenzähne 122 springen kann, und, dass
der Sperrklinkenzahn mit zu großer Kraft in die Zahnstangenzähne 122 eingreift.
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Die
Stiftfeder 180 ist derart angeordnet, dass sie eine vorspannende
Kraft auf die Sperrklinke 150 ausübt, wenn der
Sperrklinkenzahn 151 in die Zahnstangenzähne 122 eingreift.
Wenn jedoch der hydraulische Druck im Inneren der Stiftaufnahmeöffnung 113 bewirkt,
dass der Sperrklinkenzahn 151 außer Eingriff mit
den Zahnstangenzähnen gelangt, gelangt die Stiftfeder 180 außer
Eingriff mit dem Stift 170 und übt so keine Kraft
mehr auf den Stift 170 aus. Wie aus 2 offensichtlich
wird, übt die Sperrklinkenfeder 160 ein Drehmoment
auf die Sperrklinke 150 aus, welches die Sperrklinke entgegen
dem Uhrzeigersinn dreht, wohingegen der Stift 170 ein entgegengesetztes
Drehmoment auf die Sperrklinke ausübt, welches die Sperrklinke
im Uhrzeigersinn dreht.
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Die
Stiftfeder 180 verhindert ein Überspringen des
Zahns und einen übermäßigen Zahneingriff, welches
ansonsten auf Grund der vorspannenden Kraft, die durch die Sperrklinkenfeder 160 ausgeübt wird,
auftreten könnte, wenn der Motor gestartet wird. Beim Motorstart
wird es dem Plungerkolben 120 ermöglicht, sich
frei nach vorn zu bewegen, aber er wird daran gehindert, sich nach
hinten zu bewegen, so dass schlagende Geräusche der Taktsteuerkette unterdrückt
werden. Nach dem Motorstart schiebt der Öldruck in der
Stiftaufnahmeöffnung 113 den Stift 170 nach
außen, wodurch der Eingriff der Sperrklinke 150 in
die Zahnstangenzähne 122 gelöst wird.
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Das
Timing des Eingriffs der Sperrklinke 150 in die Zahnstangenzähne 122 kann
durch Wahl der Sperrklinkenfeder 160 eingestellt werden,
welche eine geeignete Kraft im Verhältnis zur vorspannenden
Kraft der den Stift vorspanndenden Stiftfeder 180 ausübt.
Die vorspanndende Kraft der Stiftfeder 180 sollte in Zusammenhang
mit der Kraft der Sperrklinkenfeder 160 stehen, so dass
das resultierende Drehmoment auf die Sperrklinke 150, welches
aus den beiden Kräften resultiert, in 2 entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn wirkt, e. h. in eine Richtung, in welcher der
Sperrklinkenzahn 151 gegen die Zahnstangenzähne
gedrückt wird. Somit bringt die Sperrklinkenfeder 160 die
Sperrklinke 150 unter Zwang in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 bei
einem Motorstart, zumindest wenn der Motor nicht über eine längere
Zeit in Betrieb war und die Ölkammer P nicht mit Öl
gefüllt ist. Diese Anordnung erlaubt eine Ausfahrbewegung
des Plungerkolbens 120, während sie seine Einfahrbewegung
bei einem Motorstart blockiert, wodurch schlagende Geräusche
der Taktsteuerkette unterdrückt oder verhindert werden.
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Wie
in 3 dargestellt, ist ein zweiter Ölversorgungsdurchlass 114 im
Gehäuse 110 vorgesehen, um Öl der Ölkammer
P der Stiftaufnahmeöffnung 113 zur Verfügung
zu stellen. Wenn Öl in die Ölkammer P eingeleitet
wird, bewegt sich der Stift 170 nach außen, wobei
er gegen die Sperrklinke 150 in eine Richtung (entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn in 2) drückt, so dass
der Eingriff des Sperrklinkenzahns 151 in die Zahnstangenzähne 122 gelöst wird.
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Da
die Sperrklinke 150 nur einen einzigen Sperrklinkenzahn 151 für
den Eingriff in die Zahnstangenzähne 122 hat,
wird durch die Sperrklinke 150 nur an einer Stelle in die
Zahnstangenzähne 122 eingegriffen. Im Ergebnis
greift die Sperrklinke 150 nicht übermäßig
in die Zahnstangenzähne 122 ein und gelangt verlässlich
außer Eingriff von den Zahnstangenzähnen 122,
wenn der Motor, nachdem er für eine längere Zeit
stand, wieder gestartet wird. Der Eingriff der Sperrklinke 150 in
die Zahnstangenzähne 122 wird sofort gelöst
und der Plungerkolben 120 wird schnell in eine Stellung
gebracht in dem er vollständige Freiheit hat, sich unter
Einfluss der Plungerkolbenfeder 130, des Öls in
der Hochdruckölkammer und der Taktsteuerkette nach vorn
und hinten zu bewegen.
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Obwohl
eine Sperrklinke mit nur einem einzigen Zahn für einen
Eingriff in die Zahnstangenzähne des Plungerkolben vorliegend
bevorzugt wird, kann auch eine Sperrklinke mit einer Mehrzahl von
Sperrklinkenzähnen verwendet werden, vorausgesetzt, dass
der Eingriff mit den Zahnstangenzähnen schnell gelöst
werden kann, so dass der Plungerkolben kurz nach einem Motorstart
sich nach vorn und hinten bewegen kann.
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Wie
in 3 dargestellt, ist der zweite Ölversorgungsdurchlass 114 im
Gehäuse 110 vom ersten Ölversorgungsdurchlass 111 unabhängig.
Das heißt, der Ölversorgungsdurchlass 114 ist
weder ein Zweig des Ölversorgungsdurchlasses 111 noch
sind beide Durchlässe als Zweige eines anderen Durchlasses im
Spannergehäuse ausgebildet. Anstelle dessen ist der Ölversorgungsdurchlass 114 derart
ausgebildet, dass er Öl, welches über einen Durchlass
in einem Motorblock zur Verfügung gestellt wird, direkt
in die Ölkammer P in der Stiftaufnahmeöffnung 113 einleiten
kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es für eine
Betätigung des Stifts 170 möglich, eine
direkte Beeinflussung durch Schwingungen im unter Druck von außen
in den erste Ölversorgungsdurchlass 111 eingeleiteten Öl
zu vermeiden, selbst wenn das Volumen der Ölkammer P in
der Stiftaufnahmeöffnung 113 kleiner als das der
Hochdruckölkammer R ist, in welche das Öl über
den ersten Ölversorgungsdurchlass 111 eingeleitet
wird. Dadurch, dass die Ölversorgungsdurchlässe
unabhängig voneinander gemacht wurden, ist es möglich
den Einfluss von Schwingungen zu vermeiden, wodurch eine verlässliche
Erzeugung eines hydraulischen Drucks innerhalb der Ölkammer
P in der Stiftaufnahmeöffnung 113 sichergestellt
wird, so dass die Ölkammer P schnell mit Öl gefüllt
werden kann und die Ausfahr- und Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120 schnell
nach einem Motorstart beginnen kann.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass der zweite Ölversorgungsdurchlass 114 bei
zwei unabhängigen Ölversorgungsdurchlässen
kurz ausgebildet werden und an einer Stelle angeordnet sein kann,
an der er einfach und kostengünstig mittels Bohrens oder
eines sonstigen Verfahrens hergestellt werden kann.
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Beim
Betrieb des Spanners 100 vom Sperrklinkentyp wird zuerst
kein Öl unter Druck vom Motorblock dem zweiten Ölversorgungsdurchlass 114 zur Verfügung
gestellt. Das Drehmoment, das auf die Sperrklinke durch den hydraulischen
Druck in der Ölkammer P der Stiftaufnahmeöffnung
wirkt, ist kleiner als das Drehmoment, das auf die Sperrklinke durch die
Sperrklinkenfeder 160 wirkt, wenn der Motor gestoppt wird,
oder bei einem Motorstart. Folglich befindet sich der Spanner, wie
in 4 dargestellt, anfangs in einem Zustand, in welchem
der Sperrklinkenzahn 151 auf Grund der vorspanndenden Kraft der
Sperrklinkenfeder 160 in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 ist,
und blockiert ein Einfahren des Plungerkolbens 120 auf
Grund der Kräfte, die von der Taktsteuerkette aufgenommen
werden.
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Jedoch
wird sofort nach dem Motorstart Öl unter Druck vom Motorblock über
den zweiten Ölversorgungsdurchlass 114 zur Verfügung
gestellt, und der Öldruck in der Ölkammer P in
der Stiftaufnahmeöffnung dreht die Sperrklinke 150 in
Richtung des Pfeiles X in 5, entgegen
der vorspanndenden Kraft der Sperrklinkenfeder 160, wodurch
ihr Sperrklinkenzahn 151 außer Eingriff mit den
Zahnstangenzähnen 122 gelangt, ohne dass er springt.
Der hydraulische Druck, welche verlässlich in der Ölkammer
P der Stiftaufnahmeöffnung erzeugt wird, dreht somit die
Sperrklinke außer Eingriff mit der Zahnstange, was eine
verlässliche Ausfahrbewegung und Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120 entlang
der Richtung Y zulässt, wie in 5 dargestellt.
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Der
Spanner 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
unterdrückt schlagende Geräusche der Taktsteuerkette,
indem er ein Verschieben des Plungerkolbens 120 nach vorn
zulässt, aber ein Verschieben nach hinten, welches ein
Spiel bewirkt, verhindert, indem es der Sperrklinke 150 ermöglicht
wird, in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 nach
einem Motorstart für eine kurze Zeit zu verweilen. Im Ergebnis
kompensiert der Eingriff der Sperrklinke 150 in die Zahnstange
am Plungerkolben, welcher aus der Wirkung des Sperrklinkenfeder 160 resultiert,
den unzureichenden hydraulischen Druck in der Hochdruckölkammer
R nach einem längeren Stillstand des Motors. Darüber
hinaus ist es möglich, da der zweite Ölversorgungsdurchlass 114 unabhängig
vom ersten Ölversorgungsdurchlass 111 ist, einen
Einfluss von Schwingungen des Drucks in durch den ersten Ölversorgungsdurchlass
zugeführten Öl auf den Druck in der Ölkammer
P der Stiftaufnahmeöffnung zu vermeiden. Wenn die Ölkammer
P der Stiftaufnahmeöffnung sich mit Öl nach einem
Motorstart füllt, drückt das Öl den Stift 170 nach
außen, wodurch sofort und verlässlich die Sperrklinke 150 aus
dem Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 gelangt,
so dass eine verlässliche Aus- und Einfahrbewegung des
Plungerkolbens 120 ermöglicht wird.
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6 zeigt
das zweite Ausführungsbeispiel eines Spanners 200 vom
Sperrklinkentyp. Dieser Spanner 200 wird auf die gleiche
Weise verwendet, wie der Spanner 100 vom Sperrklinkentyp
gemäß dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel,
aber er unterscheidet sich darin, dass er mit einer Öffnung 290 zum
Absorbieren der Schwingungen des vom Motorblock unter Druck zugeführten Öls ausgestattet
ist. Abgesehen von der Öffnung und der Erstreckung in Längsrichtung
der Stiftaufnahmeöffnung, um die Öffnung unterzubringen,
ist der Aufbau im Wesentlichen der Gleiche wie der, der zuvor unter Bezugnahme
auf den Spanner 100 beschrieben wurde. Folglich sind gleiche
oder entsprechende Teile des Spanners 200 vom Sperrklinkentyp,
der in 6 dargestellt ist, und dem Spanner 100 mit
um 100 höheren Bezugszeichen versehen.
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Die Öffnung 290 regelt
die Menge an unter Druck in die Ölkammer P der Stiftaufnahmeöffnung über
den zweiten Ölversorgungsdurchlass 214 eingeleiteten Öls,
wenn die Menge an zugeführtem Öl übermäßig
wird. Die Öffnung 290 regelt auch die Ölleckage
aus der Ölkammer P der Stiftaufnahmeöffnung, wenn
die Ölversorgung durch den Ölversorgungsdurchlass 214 unzureichend
ist.
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Der
Spanner 200 zeigt sämtliche vorteilhaften Effekte
des ersten Ausführungsbeispiels. Zusätzlich wird,
da der zweite Ölversorgungsdurchlass 214 mit einer Öffnung 290 ausgestattet
ist, welche Schwingungen des Öldrucks absorbiert, die Menge an
in die Ölkammer P eingeleiteten Öls geregelt, wenn
die Ölversorgung übermäßig ist,
und ferner wird eine Leckage von Öl aus der Ölkammer
P unterdrückt, wenn die Ölversorgung unzureichend
ist. Der Spanner 200 nimmt Schwingungen auf, die von der Ölpumpe
erzeugt wurden, und kann eine verlässliche Versorgung von
unter Druck stehendem Öl in die Ölkammer P in
der Stiftaufnahmeöffnung sicherstellen.
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7 zeigt
das dritte Ausführungsbeispiel eines Spanners 300 vom
Sperrklinkentyp. Dieser Spanner 300 wird auf die gleiche
Weise verwendet, wie der Spanner 100 vom Sperrklinkentyp
gemäß dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel,
aber er unterscheidet sich in der Anordnung und Ausgestaltung des
zweiten Ölversorgungsdurchlasses 314 zum Einleiten
von Öl in die Ölkammer P der Stiftaufnahmeöffnung.
Abgesehen hiervon ist der Aufbau im Wesentlichen der Gleiche wie
der, der zuvor unter Bezugnahme auf den Spanner 100 beschrieben
wurde. Folglich sind gleiche oder entsprechende Teile des Spanners 300 vom
Sperrklinkentyp, der in 7 dargestellt ist, und dem Spanner 100 mit um
200 höheren Bezugszeichen versehen.
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Der
zweite Ölversorgungsdurchlass 314 zum Einleiten
von Öl in die Ölkammer P der Stiftaufnahmeöffnung 312 ist
im Gehäuse 310 ausgebildet und steht in direkter
Verbindung mit der Hochdruckölkammer R in einem Bereich
nahe dem Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 312.
Der Ölversorgungsdurchlass 314 ist mit der Hochdruckölkammer
R stromabwärts der Rückschlagventileinheit 340 verbunden
und ist daher kein Zweig des Ölversorgungsdurchlasses 311 sondern
unabhängig hiervon.
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Wenn
der hydraulische Druck in der Ölkammer P der Stiftaufnahmeöffnung
Schwingungen von der Hochdruckölkammer R erhält,
wirkt der hydraulische Stift 370 synchron zu diesen Schwingungen,
so dass der Spanner 300 den Eingriff mit dem Sperrklinkenzahn 351 in
die Zahnstangenzähne 322 sofort in Reaktion auf
die Ausfahrbewegung des Plungerkolbens 320 nach einem Start
des Motors freigibt, was eine verlässliche Aus- und Einfahrbewegung
des Plungerkolbens 320 ermöglicht.
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Der
Spanner 300 zeigt sämtliche vorteilhaften Effekte
des ersten Ausführungsbeispiels. Zusätzlich gibt
der Spanner 300, da der Ölversorgungsdurchlass 314 Öl
von der Hochdruckölkammer R direkt in die Ölkammer
P der Stiftaufnahmeöffnung leitet, mit seinem Sperrklinkenzahn 351 den
Eingriff in die Zahnstangenzähne 322 unmittelbar
nach einer Ausfahrbewegung des Plungerkolbens 320 bei einem
Motorstart frei, wenn sich die Ölkammer P mit Öl synchron
zu den Schwingungen in der Hochdruckölkammer R füllt.
Das Lösen des Eingriffs der Sperrklinke 350 in
die Zahnstange des Plungerkolbens 320 ermöglicht
es, dass Aus- und Einfahrbewegungen des Plungerkolbens 320 verlässlich
und schnell beginnen. In diesem sowie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen kann das Timing des Lösens
der Sperrklinke 350 von den Zahnstangenzähnen 322 durch
Ersetzen der Sperrklinkenfeder 360 eingestellt werden.
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8 zeigt
das vierte Ausführungsbeispiel eines Spanners 400 vom
Sperrklinkentyp. Dieser Spanner 400 wird auf die gleiche
Weise verwendet, wie der Spanner 300 vom Sperrklinkentyp
gemäß dem zuvor beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel,
aber er unterscheidet sich durch eine Öffnung 490,
die im zweiten Ölversorgungsdurchlass 414 vorgesehen
ist, um Schwingungen im Öl zu absorbieren. Abgesehen hiervon
ist der Aufbau des Spanners 400 im Wesentlichen der Gleiche
wie der, der zuvor unter Bezugnahme auf den Spanner 100 beschrieben
wurde. Folglich sind gleiche oder entsprechende Teile des Spanners 400 vom
Sperrklinkentyp, der in 8 dargestellt ist, und dem Spanner 300 mit
um 100 höheren Bezugszeichen versehen.
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Der
Spanner 400 zeigt sämtliche vorteilhaften Effekte
des Spanners 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
und, da der zweite Ölversorgungsdurchlass 414 mit
einer Öffnung 490 ausgestattet ist, die Schwingungen
im Öl absorbiert, regelt die Ölmenge, die in die Ölkammer
P eingeleitet wird, wenn die Ölversorgung im Ölversorgungsdurchlass 414 übermäßig
ist, und unterdrückt auch eine Ölleckage, des Öls,
das in die Ölkammer P eingeleitet wurde, wenn die Öleinleitung
unzureichend ist. Der Spanner 400 absorbiert Schwingungen,
die in der Ölpumpe erzeugt werden, und kann auch eine verlässliche
Versorgung von Öl unter Druck in die Ölkammer P
in der Stiftaufnahmeöffnung 413 sicherstellen.
-
- 100,
200, 300, 400
- Spanner
- 110,
210, 310, 410
- Spannergehäuse
- 111,
211, 311, 411
- erster Ölversorgungsdurchlass
- 112,
212, 312, 412
- Plungerkolbenaufnahmeöffnung
- 113,
213, 313, 413
- Stiftaufnahmeöffnung
- 114,
214, 314, 414
- zweiter Ölversorgungsdurchlass
- 120,
220, 320, 420
- Plungerkolben
- 121,
221, 321, 421
- Innere
- 122,
222, 322, 422
- Zahnstangenzähne
- 130,
230, 330, 430
- Plungerkolbenfeder
- 140,
240, 340, 440
- Rückschlagventileinheit
- 141,
241, 341, 441
- Ventilsitz
- 142,
242, 342, 442
- Ventilkugel
- 143,
243, 343, 443
- Ventilfeder
- 144,
244, 344, 444
- Rückhalter
- 150,
250, 350, 450
- Sperrklinke
- 151,
251, 351, 451
- Zahn,
Sperrklinkenzahn
- 160,
260, 360, 460
- Sperrklinkenfeder
- 170,
270, 370, 470
- Stift
- 180,
280, 380, 480
- Stiftfeder
- 290,
490
- Öffnung
- C
- Taktsteuerkette
- G
- stationäre
Kettenführung
- L
- Hebel
- P
- Ölkammer
- R
- Hochdruckölkammer
- S1,
S2
- Kettenrad
- X
- Pfeil
- Y
- Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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