DE102010027209A1

DE102010027209A1 - Kettenspanner

Info

Publication number: DE102010027209A1
Application number: DE102010027209A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kurematsu; Atsushi Hayami
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: DE102010027209B4; GB201011120D0; KR101420897B1; US20110021298A1; US8282520B2; GB2472132A; CN101963215A; CN101963215B; JP2011027124A; GB2472132B; KR20110009030A; JP4480789B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kettenspanner (100) aufweisend ein Spannergehäuse (110) mit einer zylinderförmigen Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111), einen Plungerkolben (120) und einen Sperrmechanismus bestehend aus einer Mehrzahl konkaver äußerer Nuten (121) am Außenumfang des Plungerkolbens (120), einem Federring (130) im Spannergehäuse (110), und einer inneren ringförmigen Nut (115) an der Innenwand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111), wobei wenigstens ein Teil des Federringes (130) in dieser inneren ringförmigen Nut (115) angeordnet ist, und der Federring (130) aufweitbar in die innere ringförmige Nut (115) ist, wobei die innere ringförmige Nut (115) einander gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen (115f, 115r) hat, die mit dem Federring (130) in Kontakt gelangen können, die erste der inneren Oberflächen (115f) in einem ersten Winkel (θ2) geneigt ist, und die zweite der inneren Oberflächen (115r) in einem zweiten Winkel (α2) geneigt ist, wobei jede der äußeren Nuten (121) dritte und vierte Oberflächen (121f, 121r) hat, die in Kontakt mit dem Federring (130) gelangen können, die dritten Oberflächen (121r) in einem dritten Winkel (α1) geneigt sind, und die vierten Oberflächen (121f) in einem vierten Winkel (θ1) geneigt sind, und wobei die Differenz zwischen dem ersten und dritten Winkel (θ2 – α1) sich von der Differenz zwischen dem zweiten und vierten Winkel (α2 – θ1) unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kettenspanner mit einem Spannerkörper, der eine zylinderförmige Plungerkolbenaufnahmeöffnung mit einem offenen Ende und einem Boden am gegenüberliegenden Ende und einen verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung augenommenen Plungerkolben aufweist, welcher über die Plungerkolbenaufnahmeöffnung vorsteht und in die Ausfahrrichtung vorgespannt ist, um in einer umlaufenden Energie übertragenden Getriebekette eine geeignete Spannung aufrecht zu erhalten.
Ein Taktsteuergetriebe für einen Motor umfasst üblicherweise eine endlose Taktsteuerkette, wie eine Rollenkette, die in Eingriff mit einem Kurbelwellenkettenrad und einem oder mehr Nockenwellenkettenrädern ist. Das Taktsteuergetriebe weist normalerweise auch einen Führungsmechanismus für die Führung der Getriebekette auf. Der Mechanismus umfasst einen schwenkbaren, führenden Spannhebel mit einem Gleitschuh für einen Gleitkontakt mit der Getriebekette und einen Kettenspanner mit einem festen Spannergehäuse und einem Plungerkolben, der über das Spannergehäuse vorsteht und dem Vorspannen des Spannhebels gegen die Getriebekette, um eine geeignete Kettenspannung in der Getriebekette aufrechtzuerhalten.
Öl wird unter Druck in eine Hochdruckölkammer geleitet, die durch den Plungerkolben und eine im Spannergehäuse ausgebildete Plungerkolbenaufnahmeöffnung gebildet ist. Das Öl strömt aus der Hochdruckölkammer durch einen begrenzten Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Wand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung, wenn die Getriebekette dem Spannhebel eine Kraft auferlegt, welche über den Spannhebel an den Plungerkolben weitergegeben wird, und der Plungerkolben in Einfahrrichtung gezwängt wird. Da der Spalt für ein Ausströmen von Öl aus der Hochdruckölkammer begrenzt ist, wird das Einfahren des Plungerkolbens durch eine hydraulische Dämpfung geregelt.
Beim Motorstart tritt jedoch, bis sich ein ausreichender Öldruck in der Hochdruckölkammer aufgebaut hat, kein ausreichender Dämpfungseffekt auf, so dass der Plungerkolben übermäßig einfahren und Klappergeräusche der Kette und des Spannermechanismus auftreten können. Um dieses Problem der übermäßigen Einfahrbewegung des Plungerkolbens anzugehen, wurden verschiedene Vorrichtungen zur Begrenzung der Einfahrbewegung des Plungerkolbens, bevor ein ausreichender Öldruck in der Hochdruckölkammer sich ausgebildet hat, vorgeschlagen. Bei einer derartigen Vorrichtung, die im Japanischen Patent Nr. 3929680 beschrieben ist, besteht ein Sperrmechanismus aus einer Mehrzahl von Nuten, die am Außenumfang des Plungerkolbens ausgebildet sind, und einem eingreifenden Element, das am Spannergehäuse vorgesehen ist. Das eingreifende Element wirkt mit der abwechselnd konkaven und konvexen Oberfläche zusammen, welche durch die Nuten gebildet werden, um das Einfahren des Plungerkolbens zu begrenzen, selbst wenn der Öldruck in der Hochdruckölkammer des Spanners unzureichend ist.
Ein Problem dieses vorstehend genannten Sperrmechanismus ist, da es auch die Einfahrbewegung des Plungerkolbens begrenzt, die durch eine übermäßige Kettenspannung bewirkt wird, welche aus dem Wechsel der Motortemperatur und anderen Gründen resultiert, dass die Getriebekette unter einer übermäßigen Spannung stehend betätigt wird, was zu lauteren Geräuschen und einer Beschädigung der Getriebekette führt.
Der Sperrmechanismus kann derart ausgebildet sein, dass er ein gewisses Spiel erlaubt, entsprechend einem vorbestimmten Maximalwert der Einfahrbewegung des Plungerkolbens, welche bei einer übermäßigen Kettenspannung auftritt. Jedoch kann, wenn das zulässige Spiel- erhöht wird, um ein Anwachsen der Kettenspannung auszugleichen, ein Klappern während des Motorstarts auftreten.
Wenn das Kontaktelement des Sperrmechanismus mit einem Nocken ausgebildet ist, um das oben genannte Problem zu verringern, wird der Nocken einen vorstehenden Bereich auf der Außenseite des Spannergehäuses haben, wodurch die Spannerstruktur und -gestalt kompliziert wird und Probleme beim Zusammenbau, der Anbringung und Wartung des Kettenspanners verursacht werden.
Ein weiteres Problem ist, dass es nötig ist, den Sperrmechanismus derart auszubilden, dass er verschiedene Charakteristiken hat, je nach seiner Verwendung, und folglich werden die Herstellungskosten erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Kettenspanner zu verbessern, insbesondere in Bezug auf die oben genannten Probleme.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kettenspanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist ein Kettenspanner ein Spannergehäuse und einen zylinderförmigen Plungerkolben auf. Das Spannergehäuse hat eine zylinderförmige Plungerkolbenaufnahmeöffnung, die eine Innenwand, ein offenes Ende und einen Boden gegenüberliegend dem offenen Ende hat. Der Plungerkolben ist verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung angeordnet und steht über besagtes offene Ende derselben vor. Eine Plungerkolbenfeder spannt den Plungerkolben in Ausfahrrichtung vor. Der Kettenspanner weist einen Sperrmechanismus auf, bestehend aus einer Mehrzahl konkaver äußerer Nuten, die um den Außenumfang des Plungerkolbens angeordnet sind. Diese äußeren Nuten sind voneinander jeweils durch konvexe Erhöhungen getrennt. Ferner ist ein Federring im Spannergehäuse vorgesehen, um in Kontakt mit besagten Nuten zu stehen. Einer innere ringförmige Nut ist an der Innenwand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung benachbart des offenen Endes derselben ausgebildet. Wenigstens ein Teil des Federringes ist in dieser inneren ringförmigen Nut angeordnet, und der Federring ist in die innere ringförmige Nut aufweitbar. Die innere ringförmige Nut hat einander gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen, die mit dem Federring in Kontakt gelangen können. Die erste der inneren Oberflächen ist in einem ersten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt und liegt dem Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüber. Die zweite der inneren Oberflächen ist in einem zweiten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt und liegt dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüber. Jede der äußeren Nuten am Plungerkolben hat dritte und vierte Oberflächen, die in Kontakt mit dem Federring gelangen können. Die dritten Oberflächen sind in einem dritten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt und liegen dem Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüber. Die vierten Oberflächen sind in einem vierten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt und liegen dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüber. Die Differenz zwischen dem ersten und dritten Winkel unterscheidet sich von der Differenz zwischen dem zweiten und vierten Winkel.
Da der Federring, der eine Sperrfunktion übernimmt, in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung angeordnet ist, kann die Größe des Spannergehäuses verringert werden.
Ferner können die beschränkenden Kräfte, die durch den Sperrmechanismus in Ausfahrrichtung und Einfahrrichtung ausgeübt werden, einfach und unabhängig mittels Wahl geeigneter Winkel für die gegenüberliegenden Oberflächen der inneren Nut im Spannergehäuse bestimmt werden. Folglich können verschiedene Erfordernisse und Bedingungen mittels einer einfachen Spannerstruktur erfüllt werden, und die Herstellungskosten können verringert werden.
Wenn der Federring ein C-förmiger Ring ist, sind keine überstehenden Bereiche vorgesehen, welche auf der Außenseite des Spannergehäuses angeordnet sind, und der Federring kann sich innerhalb der inneren Nut im Spannergehäuse aufweiten und zusammengedrückt werden. Die Verwendung eines C-förmigen Ringes ergibt eine einfache Kettenspannerstruktur, ermöglicht eine Verringerung der Größe des Spannergehäuses, ermöglicht eine einfache Einstellung der Eigenschaften des Sperrmechanismus und verringert die Herstellungskosten.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Federring ein kreisförmiger Ring mit einem Außenumfang sein und einen oder mehr Hebelbereiche aufweisen, die sich nach außen vom Außenumfang weg erstrecken. Da der Federring einfach aufgeweitet oder zusammengedrückt werden kann, indem die Hebelbereiche oder nach außen stehenden Bereiche betätigt werden können, wird der Zusammenbau, das Entfernen oder die Wartung des Federrings einfach durchführbar.
Der erste und der dritte Winkel sind bevorzugt derart gewählt, dass sie es dem Federring erlauben, sich unter der Kraft, die in besagte Ausfahrrichtung auf den Plungerkolben durch die Plungerkolbenfeder ausgeübt wird, auszudehnen, so dass sich der Federring in besagte innere kreisförmige Nut aufweiten, von einer äußeren konkaven Nut und über eine konvexe Erhöhung am Plungerkolben in die nächste konkave äußere Nut gelangen kann, wodurch es dem Plungerkolben ermöglicht wird, sich in besagte Ausfahrrichtung zu bewegen. Bei dieser Ausführungsform des Kettenspanners kann das Spiel des Sperrmechanismus minimiert werden, und ein Klappern beim Start der Kettenbewegung kann mittels verschmälerung der Nuten am Plungerkolben verringert werden.
Bevorzugt sind der zweite und vierte Winkel derart gewählt, dass sie den Federring daran hindern, sich resultierend auf eine auf den Plungerkolben in Einfahrrichtung entgegengesetzt zu besagter Ausfahrrichtung wirkende Kraft, die kleiner als eine vorbestimmte erste Kraft ist, aufzuweiten. Aber der zweite und vierte Winkel kann auch derart gewählt werden, dass es auch dem Federring möglich ist, sich in besagte ringförmige innere Nut aufzuweiten, wenn eine Kraft, die größer als besagte erste Kraft auf den Plungerkolben in besagte Einfahrrichtung ist, auf den Plungerkolben wirkt. Folglich kann der Federring von einer konkaven äußeren Nut am Plungerkolben und über eine konvexe Erhöhung am Plungerkolben in die nächste äußere konkave Nut gelangen, wodurch es dem Plungerkolben ermöglicht wird, sich in besagte Einfahrrichtung zu bewegen. Damit kann der Kettenspanner derart ausgebildet werden, dass er auf zwei unterschiedliche auf ihn wirkende Kraftniveaus unterschiedlich reagiert. Folglich kann der Plungerkolben am Einfahren beim Start des Betriebs einer Getriebekette gehindert werden, aber es kann ihm möglich sein, einzufahren, wenn die Kettenspannung zu groß wird. Deshalb ist es möglich, eine Kettenbelastung und Geräusche, die durch die Getriebekette verursacht werden, zu verringern, und zudem ein Klappern beim Start der Kettenbewegung zu verringern.
Bevorzugt weist das Spannergehäuse eine im wesentlichen zylinderförmige Außenfläche auf, wenigstens von einem Bereich benachbart besagten offenen Endes desselben bis zu einem mittleren Bereich zwischen besagtem offenen Ende und einem gegenüberliegenden Ende des Spannergehäuses. Der im wesentlichen zylinderförmige Bereich kann ein Außengewinde für eine Montage des Spannergehäuses aufweisen. Das Außengewinde ermöglicht es, dass das Spannergehäuse kleiner gebaut werden kann, vereinfacht den Zusammenbau und die Wartung, da es ermöglicht, den Kettenspanner ohne Entfernen der Taktsteuerkettenabdeckung und ohne Auseinanderbauen anderer Motorteile am Motor zu montieren und vom Motor zu entfernen.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Taktsteuergetriebes für einen Motor, welches einen erfindungsgemäßen Kettenspanner beinhaltet,
2 einen Längsschnitt eines Kettenspanners gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben in Ausfahrrichtung gezwängt wird,
4 eine schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben sich in Ausfahrrichtung bewegt,
5 eine schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben in Einfahrrichtung gezwängt wird,
6 eine schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben sich in Einfahrrichtung bewegt,
7 eine schematische Ansicht, welche das Spiel des Plungerkolbens bei dem Kettenspanner von 2 zeigt,
8 eine Draufsicht auf einen Federring des erfindungsgemäßen Kettenspanners,
9 eine schematische Seitenansicht und Draufsicht, die einen Federring eines Kettenspanners gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, und
10 eine schematische Seitenansicht und Draufsicht, die einen Federring eines Kettenspanners gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
Vorteile der Erfindung können durch eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen realisiert werden, so lange die Winkel der Oberflächen der Plungerkolbennuten und der Innennut der Plungerkolbenaufnahmeöffnung, welche mit dem Federring zusammenwirkt, derart gewählt sind, dass sie unterschiedliche Eigenschaften zum Ein- und Ausfahren vorsehen.
Obwohl es bevorzugt ist, das Spannergehäuse und den Plungerkolben aus Stahl oder Gusseisen herzustellen, können auch verschiedene andere Materialien verwendet werden. Der Plungerkolben des Kettenspanners kann durch ein federndes Element, wie eine Feder, eine unter hohem Druck stehende hydraulische Flüssigkeit, wie einem Motoröl, oder einer Kombination hiervon in Ausfahrrichtung vorgespannt sein.
Der erfindungsgemäße Kettenspanner kann in einer Motor-Taktsteuergetriebeanordnung verwendet werden. Wie in 1 dargestellt, wird eine endlose, umlaufende Getriebekette CH von einem Kurbelwellenkettenrad S1 angetrieben und treibt ein Nockenwellenkettenrad S2 an. Der Kettenspanner 100 ist an einem Motorblock E angebracht und erlegt der Getriebekette CH über einen Spannhebel T, der schwenkbar um einen Bolzen B ist, eine Spannung auf. Der Spannhebel T ist mittels Einführens des Bolzens B von außen in eine Montageöffnung im Motorblock E angebracht und führt die Getriebekette CH, wobei eine geeignete Spannung in der Getriebekette aufrecht erhalten wird. Die Getriebekette wird ebenfalls durch eine feste Führung G geführt, welche fest am Motorblock E mittels der Bolzen B1 und B2 angebracht ist.
Wie in 2 dargestellt, weist der Kettenspanner 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Spannergehäuse 110, einen zylinderförmigen Plungerkolben 120, der verschiebbar in einer im Spannergehäuse 100 ausgebildeten Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 aufgenommen ist und hierüber vorsteht, eine gewickelte Schraubenfeder, im Folgenden als Plungerkolbenfeder 140 bezeichnet, zum Vorspannen des Plungerkolbens 120 und ein Rückschlagventil 150 auf, zum Einleiten von Öl in eine Hochdruckölkammer, die durch den Plungerkolben und das Spannergehäuse gebildet ist, unter Druck, während ein Rückströmen von Öl durch sie blockiert wird.
Ein C-förmiger Federring 130 ist weitbar in einer inneren ringförmigen Nut 115 in der Innenumfangswand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung benachbart des offenen Endes derselben aufgenommen. Dieser C-förmige Federring ist vorzugsweise durch einen elastischen Draht oder ein drahtförmiges Element mit einem durchgehend kreisförmigen Querschnitt gebildet.
Gegenüberliegend vom offenen Ende, über welches der Plungerkolben übersteht, ist das Spannergehäuse 110 mit einem Sechskantkopf 114 ausgebildet, mittels dessen das Spannergehäuse mittels eines Schraubenschlüssels oder eines anderen geeigneten Werkzeugs gedreht werden kann. Ein Montagebereich 112 des Spannergehäuses 110 ist mit einem Außengewinde 113 versehen für einen Eingriff mit einem Innengewinde, das im Motorblock E ausgebildet ist. Nahe dem Sechskantkopf 114 ist das Spannergehäuse ferner mit einer Ölversorgungsöffnung 116 ausgebildet, durch welche Öl über das Rückschlagventil 150 zum Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 einströmen kann.
Der Plungerkolben 120 ist hohl und mit einer Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung 127 zur Aufnahme eines Endes der gewickelten Plungerkolbenfeder 140 ausgebildet. Das Äußere des Plungerkolbens 120 ist mit einer Reihe von konkaven äußeren Nuten 121 ausgebildet, die voneinander durch konvexe Erhöhungen getrennt sind. Die Nuten bilden zusammen mit dem C-förmigen Federring 130 einen Sperrmechanismus zum Steuern der Ausfahr- und Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120.
Der C-förmige Federring 130, der in 8 dargestellt ist, ist aus einem federelastischen Material in Gestalt eines Kreises mit einem Ausschnittsbereich 131 ausgebildet, welcher es dem Ring ermöglicht, sich zu weiten und und zusammenzuziehen. Wenn der C-förmige Federring sich in seiner entspannten Stellung befindet, ist sein Außendurchmesser DL größer als ein Innendurchmesser der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 des Spannergehäuses 110, und sein Innendurchmesser DS ist kleiner als der Außendurchmesser der konvexen Erhöhungen zwischen den äußeren Nuten 121 des Plungerkolbens 120.
Der Kettenspanner 100 ist derart angeordnet, dass der Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung durch die gewickelte Plungerkolbenfeder 140 in der Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung 127 vorgespannt ist, um eine geeignete Spannung der Getriebekette beizubehalten.
Das Öl, das unter Druck durch die Ölversorgungsöffnung 116 und durch das Rückschlagventil 150 zur Verfügung gestellt wird, leckt durch den kleinen Spalt zwischen dem Plungerkolben 120 und der Innenwand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111, wodurch die Hin- und Herbewegung des Plungerkolbens 120 gedämpft wird, während der Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung vorgespannt wird.
Wie in 1 dargestellt, ist der Kettenspanner 100 eingeschraubt in einem Innengewinde im Motorblock E montiert. Das vorstehende Ende des Plungerkolbens 120 sorgt mittels Drückens des Spannhebels T gegen die Getriebekette CH dafür, dass eine geeignete Kettenspannung in der Getriebekette CH aufrechterhalten wird.
Wie in 3 dargestellt, ist der C-förmige Federring 130, wenn der Plungerkolben 120 sich in Ausfahrrichtung bewegt, zwischen einer nach vorn weisende geneigten Oberfläche 121f einer Nut des Plungerkolbens und einer hinterschnittenen geneigten Oberfläche 115f der inneren ringförmigen Nut 115 in der Innenwand des Spannergehäuses 110, eingeklemmt.
Eine vorspannende Kraft F1 wird auf den Federring 130 in Ausfahrrichtung durch die nach vorn weisende geneigte Oberfläche 121f einer Nut des Plungerkolbens ausgeübt. Die Kraftkomponente Fh der Kraft F1 in Richtung der Normalen der Oberfläche 121f an der Kontaktlinie zwischen dem Federring 130 und der nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 121f der Nut des Plungerkolbens 120 ist ihrerseits die Resultierende zweier Kraftkomponenten, wobei eine senkrecht zur hinterschnittenen geneigten Oberfläche 115f der inneren ringförmigen Nut 115 an der Kontaktlinie zwischen dem Federring 130 und der Oberfläche 115f ist, und die andere Kraftkomponente F2 parallel zur geneigten Wand ist. Die Kraftkomponente F2 gibt die äußere Kraft wieder, die auf den Federring in einer Richtung parallel zur Oberfläche 115f ausgeübt wird, welche dazu tendiert, den Federring zu weiten.
Die Größe der Kraftkomponente F2, die wirkt, um den Federring 130 zu weiten, wird durch das Verhältnis zwischen einem Winkel θ1 der nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 121f der Nut des Plungerkolbens 120 und einem Winkel θ2 der nach hinten weisenden hinterschnittenen geneigten Oberfläche 115f der inneren ringförmigen Nut 115 an der Innenwand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111. Diese Winkel werden relativ zur radialen Ebenen gemessen, zu denen die Richtung der Ausfahr- und Einfahrbewegung des Plungerkolbens senkrecht ist. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel θ1 wesentlich größer als der Winkel θ2.
Wenn die Spannung in der Getriebekette nicht ausreicht, zwängt die vorspannende Kraft F1, die durch die gewickelte Plungerkolbenfeder 140 ausgeübt wird den Plungerkolben in Ausfahrrichtung (2). Die Winkel θ1 und θ2 werden derart gewählt, dass die Kraftkomponente F2 ausreicht, um zu bewirken, dass der C-förmige Federring 130 sich weitet, bis die konvexe Erhöhung zwischen benachbarten Nuten am Plungerkolben durch den C-förmigen Federring gelangt, wie in 4 dargestellt, wodurch es dem Plungerkolben 120 ermöglicht wird, bis zu einer Stellung auszufahren, bei welcher eine geeignete Stellung der Getriebekette auferlegt wird.
Wie in 5 dargestellt, wird der C-förmige Federring, wenn der Plungerkolben 120 in Einfahrrichtung bewegt wird, zwischen einer nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 115r der inneren ringförmigen Nut 115 im Spannergehäuse und einer nach hinten weisenden geneigten Oberfläche 121r einer Nut am Plungerkolben eingeklemmt.
Eine vorspannende Kraft P1 in Einfahrrichtung wird durch die nach hinten weisende geneigte Oberfläche 121r an den C-förmigen Federring 130 übertragen. Eine Kraftkomponente Ph wird in einer Richtung senkrecht zur nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 115r an der Kontaktlinie zwischen dem C-förmigen Federring 130 und der Oberfläche 115r ausgeübt. Wenn die Kraftkomponente Ph über den C-förmigen Federring 130 an die nach vorn weisende geneigte Oberfläche 115r der inneren ringförmigen Nut 115 übertragen wird, wird eine andere äußere Kraftkomponente P2 auf den Federring in einer Richtung parallel zur nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 115r ausgeübt. Diese äußere Kraftkomponente P2 neigt dazu, den C-förmigen Federring 130 zu weiten.
Die Größe der Kraftkomponente P2, die dazu neigt, den C-förmigen Federring 130 zu weiten, wird durch das Verhältnis zwischen einem Winkel α1 der nach hinten weisenden geneigten Oberfläche 121r und einem Winkel α2 der nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 115r der inneren ringförmigen Nut 115 bestimmt. Diese Winkel werden relativ zur radialen Ebenen gemessen, zu denen die Richtung der Ausfahr- und Einfahrbewegung des Plungerkolbens senkrecht ist. Der Winkel α1 sollte wenigstens etwas größer als der Winkel α2 sein, damit die Kraftkomponente P2 nach außen weist. Wenn die in Einfahrrichtung wirkende Kraft, die auf den Plungerkolben ausgeübt wird, klein ist, wird auch die Kraft P1 klein sein, und die Kraftkomponente P2 wird nicht ausreichen, um den C-förmigen Federring zu weiten, so dass die Einfahrbewegung des Plungerkolbens durch den Kontakt des C-förmigen Federrings 130 mit den Oberflächen 115r und 121r blockiert wird. Andererseits wird, wenn eine größere Kraft auf den Plungerkolben in Einfahrrichtung wirkt, die Kraft P1 größer sein, und die Kraftkomponente P2 wird ausreichen, um den C-förmigen Federring zu weiten, so dass es einer Erhöhung des Plungerkolbens ermöglicht wird, durch den C-förmigen Federring 130 zu passieren, wie in 6 dargestellt.
Folglich kann bei geeigneter Auswahl des Winkelverhältnisses zwischen den Winkeln α1 und α2 die vorspannende Kraft P1 in Einfahrrichtung, die durch eine übermäßige Kettenspannung erzeugt wird, in einer Weitung des C-förmigen Federringes und einem Durchtritt einer Erhöhung am Plungerkolben durch den C-förmigen Federring resultieren, so dass der Plungerkolben einfahren kann. Gleichzeitig kann der Plungerkolben am Einfahren gehindert werden, wenn während des Anlaufens des Kettengetriebes eine geringere Kraft in Einfahrrichtung ausgeübt wird.
Bei dem beschriebenen Kettenspanner ist der Unterschied zwischen den Winkeln θ1 und θ2 wesentlich größer als der Unterschied zwischen den Winkeln α1 und α2. Folglich kann die Ausfahrbewegung des Plungerkolbens relativ leicht stattfinden, während die Einfahrbewegung begrenzter ist, und nur ermöglicht wird, wenn die auf den Plungerkolben ausgeübte Kraft in Einfahrrichtung einen vorgegebenen Wert überschreitet, der durch die Differenz der Winkel α1 und α2 bestimmt wird. Somit ist ein Einfahren des Plungerkolbens während des Motorstarts, d. h. während des Anfangs einer Bewegung des Kettengetriebes, auf den Betrag des Spiels begrenzt, welches durch einen Klinkenmechanismus vorgesehen ist, aber der Plungerkolben kann einfahren, wenn eine übermäßige Kettenspannung beim Betrieb des Kettengetriebes auftritt.
Zusammengefasst ist es mit der Struktur, wie sie in 5 dargestellt ist, möglich, es dem Plungerkolben 120 zu ermöglichen einzufahren, wenn eine übermäßige Kettenspannung auftritt, wodurch eine Überlastung der Getriebekette und unerwünschte Geräusche vermieden werden, die auftreten, wenn die Getriebekette unter einer zu großen Belastung steht. Gleichzeitig ist es möglich den Plungerkolben 120 beim Anlaufen des Getriebekettengetriebes in Einfahrrichtung zu blockieren und dadurch Klappergeräusche zu verringern.
Der Betrag des Winkels α1 der nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 115r und der Betrag des Winkels θ2 der nach hinten weisenden hinterschnittenen geneigten Oberfläche 115f der Nut 115 kann einfach bei der Herstellung festgelegt werden, vorzugsweise mittels Anpassen der Ausgestaltung der inneren ringförmigen Nut 115. Folglich ist es möglich einen Kettenspanner mit den gewünschten Charakteristiken zu erhalten, der eine herkömmliche gewickelte Plungerkolbenfeder 140, einen C-förmigen Federring 130, einen Plungerkolben 120 und ein Spannergehäuse 110 aufweist, wobei nur die Ausgestaltung der inneren ringförmigen Nut 115 verändert wird.
Wie in 7 dargestellt, hat der Sperrmechanismus ein Spiel W, welches dem Abstand zwischen der Position des C-förmigen Federringes, wenn er die nach hinten weisende hinterschnittene geneigte Oberfläche 115f der inneren ringförmigen Nut 115 kontaktiert, und der Position des C-förmigen Federringes, wenn er die nach vorn weisende geneigte Oberfläche 115r kontaktiert. Es ist möglich, das Spiel W zu verringern und dadurch optimale Sperrbetriebscharakteristiken zu erhalten, und gleichzeitig das Klappern beim Anfang einer Bewegung des Kettengetriebes zu verringern.
Beim in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Federring 230 aus einem elastischen drahtförmigen Element, das kreisförmige Querschnitte aufweist und mit einem aufweitbaren und zusammendrückbaren ringförmigen Bereich und Hebelbereichen 231 und 232 ausgebildet ist, die sich von den Enden des ringförmigen Bereichs aus erstrecken. Ein Spannergehäuse 210 ist mit einem Ausschnittsbereich versehen, der von einem Teil des Außenumfangs der Nut, in welcher der ringförmige Bereich angeordnet ist, bis zum Äußeren des Spannergehäuses reicht.
Der Außen- und Innendurchmesser des ringförmigen Bereichs sind auf gleiche Weise ausgebildet, wie im Fall des zuvor beschriebenen C-förmigen Federrrings 130. Ein Hebelbereich 231 erstreckt sich durch den Ausschnittsbereich des Gehäuses nach außen und der andere Hebelbereich 232 ist L-förmig ausgebildet, mit einem Schenkel, der sich über den Ausschnittsbereich erstreckt, wie in 9 dargestellt, so dass seine Bewegung durch die gegenüberliegenden Wände des Ausschnittsbereichs begrenzt sind.
Der Federring 230 kann durch Betätigung des Hebelbereichs 231, der sich nach außerhalb des Spannergehäuses erstreckt, geweitet und zusammengedrückt werden. Die äußere Zugänglichkeit des Hebelbereichs vereinfacht das Auseinanderbauen der Anordnung und die Wartung des Federringes.
Da der Hebelbereich 231 sich nach außerhalb des Spannergehäuses 210 erstreckt, kann der Kettenspanner nicht einfach mittels Einschraubens in einen Motorblock oder eine Taktsteuerkettenabdeckung montiert werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, das Spannergehäuse 210 derart auszubilden, dass es am Motor auf die gleiche Weise wie ein herkömmlicher Kettenspanner befestigt werden kann.
Beim in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Federring 330 aus einem aufweitbaren und zusammendrückbaren ringförmigen Bereich, der durch einen federelastischen Draht oder ein drahtförmiges Material mit kreisförmigen Querschnitten gebildet ist. Hebelbereichen 331 und 332 erstrecken sich vom ringförmigen Bereich aus nach außen, und ein Spannergehäuse 310 ist mit einem Ausschnittsbereich versehen, wie im Falle des in 9 dargestellten Ausführungsbeispiels, der von einem Teil des Außenumfangs der Nut, in welcher der ringförmige Bereich angeordnet ist, bis zum Äußeren des Spannergehäuses reicht. Vorliegend sind der Innen- und Außendurchmesser des ringförmigen Bereichs auf gleiche Weise ausgebildet, wie beim C-förmigen Federring 130, der zuvor beschrieben wurde. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist jeder der beiden Hebelbereiche 331 und 332 im Ausschnittsbereich in Gestalt einer Abkröpfung gebogen und die Enden derselben erstrecken sich nach außerhalb des Spannergehäuses 310 und liegen an entgegengesetzten Wänden des Ausschnittsbereichs an, wodurch ein zusammendrücken des Federringes begrenzt wird. Die Bereiche, die in Gestalt einer Abkröpfung gebogen sind, erstrecken sich teilweise über den Ausschnittsbereich, um ein Aufweiten des Ringes mittels Betätigung der beiden Hebelbereiche 331 und 332 zu ermöglichen. Jedoch wird die Aufweitung des Federringes 330 durch einen Kontakt der inneren Bereiche der abkröpfungsförmigen Hebelbereiche mit den gegenüberliegenden Wänden des Ausschnittsbereichs begrenzt.
Der Federring 330 kann einfach von Hand mittels Betätigung der sich nach außen erstreckenden Enden der beiden Hebelbereiche 331 und 332 aufgeweitet werden, was den Zusammenbau, ein Entfernen und die Wartung des Federringes vereinfacht.
Wie im Fall des in 9 dargestellten Ausführungsbeispiels ist es im Fall des in 10 dargestellten Ausführungsbeispiels vorteilhaft, das Spannergehäuse 310 derart auszubilden, dass es am Motor auf die gleiche Weise wie ein herkömmlicher Kettenspanner befestigt werden kann.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele haben den Vorteil, dass die Herstellungskosten für einen Kettenspanner mittels Vereinfachung seiner Struktur verringert werden können. Ferner kann die Belastung der Getriebekette verringert werden, und die Geräusche können verringert werden, ohne dass die Bewegung des Plungerkolbens in Einfahrrichtung, welche durch eine übermäßige Spannung der Getriebekette bewirkt wird. Zudem kann eine Verringerung des Klapperns beim Motorstart und bei dem Beginn der Bewegung des Kettengetriebes aufgrund von Spiel verringert werden. Außerdem vereinfacht sich eine Verringerung der Größe, der Zusammenbau, das Auseinanderbauen und die Wartung.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das in das Spannergehäuse eingeleitete Öl nur zum Dämpfen der Bewegung des Plungerkolbens genutzt und hat wenig, wenn nicht sogar keinen Effekt auf die in Ausfahrrichtung auf den Plungerkolben ausgeübte vorspannende Kraft. Jedoch ist es auch möglich den Öldruck dazu zu verwenden, dass eine vorspannende Kraft auf den Plungerkolben ausgeübt wird, für eine Optimierung des Betriebs des Sperrmechanismus.
Bezugszeichenliste

100: Kettenspanner
110, 210, 310: Spannergehäuse
111: Plungerkolbenaufnahmeöffnung
112: Montagebereich
113: Außengewinde
114: Sechskantkopf
115: innere ringförmige Nut
115f: (hinterschnittene geneigte) Wand
115r: (nach vorn weisende geneigte) Oberfläche
116: Ölversorgungsöffnung
120: Plungerkolben
121: äußere Nut
121f: (nach vorn weisende geneigten) Oberfläche
121r: (nach hinten weisende geneigte) Oberfläche
127: Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung
130, 230, 330: Federring
131: Ausschnittsbereich
140: Plungerkolbenfeder
150: Rückschlagventil
231, 331: Hebelbereich
232, 332: Hebelbereich
B, B1, B2: Bolzen
CH: Getriebekette, Kette
DL: Außendurchmesser
DS: Innendurchmesser
E: Motorblock
F1: vorspannende Kraft
F2: Kraftkomponente
Fh: Kraftkomponente (von F1)
P1: vorspannende Kraft
P2: äußere Kraftkomponente
Ph: Kraftkomponente
S1: Kurbelwellenkettenrad
S2: Nockenwellenkettenrad
T: Spannhebel
W: Spiel
α1, α2: Winkel
θ1, θ2: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 3929680 [0004]

Claims

Kettenspanner (100), aufweisend: ein Spannergehäuse (110, 210, 310) mit einer zylinderförmigen Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111), die eine Innenwand, ein offenes Ende und einen Boden gegenüberliegend dem offenen Ende hat, einen zylinderförmigen Plungerkolben (120), der verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) angeordnet ist und über besagtes offene Ende derselben vorsteht, eine den Plungerkolben (120) in Ausfahrrichtung vorspannende Plungerkolbenfeder (140), und einen Sperrmechanismus bestehend aus: einer Mehrzahl konkaver äußerer Nuten (121), die um den Außenumfang des Plungerkolbens (120) angeordnet sind, wobei die äußeren Nuten (121) voneinander jeweils durch konvexe Erhöhungen getrennt sind, einem Federring (130, 230, 330) im Spannergehäuse (110, 210, 310), um in Kontakt mit besagten Nuten zu stehen, und einer inneren ringförmigen Nut (115), die an der Innenwand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) benachbart des offenen Endes derselben ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Teil des Federringes (130, 230, 330) in dieser inneren ringförmigen Nut (115) angeordnet ist, und der Federring (130, 230, 330) aufweitbar in die innere ringförmige Nut (115) ist, wobei die innere ringförmige Nut (115) einander gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen (115f, 115r) hat, die mit dem Federring (130, 230, 330) in Kontakt gelangen können, die erste der inneren Oberflächen (115f) in einem ersten Winkel (θ2) bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt ist, und dem Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) gegenüberliegt, und die zweite der inneren Oberflächen (115r) in einem zweiten Winkel (α2) bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt ist, und dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) gegenüberliegt, wobei jede der äußeren Nuten (121) am Plungerkolben (120) dritte und vierte Oberflächen (121f, 121r) hat, die in Kontakt mit dem Federring (130, 230, 330) gelangen können, die dritten Oberflächen (121r) in einem dritten Winkel (α1) bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt sind, und dem Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) gegenüberliegen, und die vierten Oberflächen (121f) in einem vierten Winkel (θ1) bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung geneigt sind, und dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) gegenüberliegen, und wobei die Differenz zwischen dem ersten und dritten Winkel (θ2 – α1) sich von der Differenz zwischen dem zweiten und vierten Winkel (α2 – θ1) unterscheidet.
Kettenspanner nach Anspruch 1, wobei der Federring (130) ein C-förmiger Ring ist.
Kettenspanner nach Anspruch 1, wobei der Federring (230, 330) ein kreisförmiger Ring mit einem Außenumfang ist und einen oder mehr Hebelbereiche (231, 232, 331, 332) aufweist, die sich nach außen vom Außenumfang weg erstrecken.
Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Winkel (θ2) und der dritte Winkel (α1) derart gewählt sind, dass sie es dem Federring (130, 230, 330) erlauben, sich unter der Kraft, die in besagte Ausfahrrichtung auf den Plungerkolben (120) durch die Plungerkolbenfeder (140) ausgeübt wird, auszudehnen, so dass sich der Federring (130, 230, 330) in besagte innere kreisförmige Nut (115) aufweiten kann und von einer äußeren konkaven Nut (121) und über eine konvexe Erhöhung am Plungerkolben (120) in die nächste konkave äußere Nut (121) gelangt, wodurch es dem Plungerkolben (120) ermöglicht wird, sich in besagte Ausfahrrichtung zu bewegen.
Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Winkel (α2) und der vierte Winkel (θ1) derart gewählt sind, dass sie den Federring (130, 230, 330) daran hindern, sich resultierend auf eine auf den Plungerkolben (120) in Einfahrrichtung entgegengesetzt zu besagter Ausfahrrichtung wirkende Kraft, die kleiner als eine vorbestimmte erste Kraft ist, aufzuweiten, aber es auch dem Federring (130, 230, 330) ermöglicht, sich in besagte ringförmige innere Nut (115) aufzuweiten, wenn eine Kraft, die größer als besagte erste Kraft auf den Plungerkolben (120) in besagte Einfahrrichtung ist, auf den Plungerkolben (120) wirkt, so dass der Federring (130, 230, 330) von einer konkaven äußeren Nut (121) am Plungerkolben (120) und über eine konvexe Erhöhung am Plungerkolben (120) in die nächste äußere konkave Nut (121) gelangt, wodurch es dem Plungerkolben (120) ermöglicht wird, sich in besagte Einfahrrichtung zu bewegen, so dass der Plungerkolben (120) am Einfahren beim Start des Betriebs einer Getriebekette (CH) gehindert wird, aber es ihm möglich ist, einzufahren, wenn die Kettenspannung zu groß wird.
Kettenspanner, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Unterschied zwischen dem vierten Winkel (θ1) und dem ersten Winkel (θ2) wesentlich größer als der Unterschied zwischen dem dritten Winkel (α1) und dem zweiten Winkel (α2) ist.
Kettenspanner, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Federring (130, 230, 330) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Kettenspanner, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannergehäuse (110) eine im wesentlichen zylinderförmige Außenfläche aufweist, wenigstens von einem Bereich benachbart besagten offenen Endes desselben bis zu einem mittleren Bereich zwischen besagtem offenen Ende und einem gegenüberliegenden Ende des Spannergehäuses (110), wobei besagter im wesentlichen zylinderförmige Bereich ein Außengewinde (113) für eine Montage des Spannergehäuses (110) aufweist.