DE102011101865A1

DE102011101865A1 - Spanner, insbesondere Kettenspanner

Info

Publication number: DE102011101865A1
Application number: DE102011101865A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Hayami; Osamu Yoshida; Yuji Kurematsu
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: CN102252070B; JP4938102B2; US20110287880A1; DE102011101865B4; US8568258B2; JP2011247284A; KR20110128240A; CN102252070A; KR101274404B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spanner (100), mit einem Sperrmechanismus, bestehend aus einer Mehrzahl konkav-konvexer Zahnstangenzähne (122), die an der Außenumfangsfläche des Plungerkolbens (120) angeordnet sind, und dem Federring (130), wobei die ringförmige Umfangsnut (116) der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) aus wenigstens einer ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116a) und einer einfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116b) gebildet ist, jeder Zahnstangenzahn (122) aus wenigstens einer ausfahrseitigen steilen Schräge (122a) und einer einfahrseitigen leichten Schräge (122b) gebildet ist, ein Neigungswinkel (α2) in Ausfahrrichtung der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116b) in Bezug auf eine Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111) derart festgelegt ist, dass er größer ist als ein Neigungswinkel (β1) in Ausfahrrichtung der ausfahrseitigen steilen Schräge (122a) in Bezug auf die Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111), so dass der Federring (130) nicht über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns (122) bei einer Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens (120) gelangt, die bei einem Motorstart erzeugt wird, aber der Federring (130) geweitet wird und über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns (122) bei einer Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens (120) aufgrund einer übermäßigen Kettenspannung gelangt, und die einfahrseitige leichte Schräge (122b) mit einer konvex gekrümmten Fläche ausgebildet ist, deren Durchmesser sich allmählich oder stufenweise in Einfahrrichtung des Plungerkolbens (120) vergrößert, wodurch sich der Durchmesser des Federrings (130) bei einem Ausfahren des Plungerkolbens (120) vergrößert, und die Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens (120) derart begrenzt wird, dass sie dass sie einen kontinuierlichen Verlauf hat.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spanner, insbesondere einen Kettenspanner, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Hierbei ist ein Plungerkolben verschiebbar in einem Spannerkörper aufgenommen, der mit einer zylinderförmigen Plungerkolbenaufnahmeöffnung ausgebildet ist, deren eines Ende offen ist, und der Plungerkolben in Ausfahrrichtung aus dem Spannerkörper vorgespannt ist, um einer Getriebekette oder dergleichen eine geeignete Spannung aufzuerlegen.
Bekannt sind Kettenführungsmechanismen, die einen Kettenspanner mit einem aus einem fixierten Spannerkörper vorstehenden Plungerkolben aufweisen, um einen mit einem Gleitschuh ausgebildeten Spannhebel vorzuspannen, und um eine geeignete Kettenspannung in der Getriebekette aufrechtzuerhalten. Als Getriebekette kann beispielsweise eine Rollenkette dienen, die innerhalb eines Motorraums um Zahnräder umläuft, welche in Verbindung mit Kurbel- und Nockenwelle stehen.
Bewegungen des Plungerkolbens in Einfahrrichtung sind üblicherweise durch ein hydraulisches Dämpfen mittels Zurverfügungstellens von unter Druck stehendem Öl in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung geregelt, wobei das Vorsehen von unter Druck stehendem Öl bei einem derartigen Kettenspanner als eine Art Vorspannmittel dient. Solange kein ausreichender Öldruck bei einem Motorstart zur Verfügung steht, ist jedoch keine Dämpfungsfunktion gegeben, was zu Klappergeräuschen führt.
Um besagte Klappergeräusche zu verringern oder zu vermeiden, ist aus der JP 3929680 B2 bekannt, einen Sperrmechanismus vorzusehen, bestehend aus einer Mehrzahl von konkav-konvexer Nuten, die um den Plungerkolben verlaufend angeordnet sind, und einem eingreifenden Element, das im Spannerkörper vorgesehen ist und den Plungerkolben umschlingt, um die Bewegungen des Plungerkolbens in Einfahrrichtung zu begrenzen.
Dieser Kettenspanner hat jedoch den Nachteil, dass er auch die Bewegungen des Plungerkolbens in Einfahrrichtung begrenzt, die durch eine übermäßige Kettenspannung bewirkt werden, welche aufgrund von Temperaturänderungen des Motors oder dergleichen auftreten, wodurch ein Quetschen des Plungerkolbens, eine Erhöhung der Belastung der Getriebekette und Geräusche beim Umlauf der Kette verursacht werden.
Aufgrund dessen weist diese Anordnung, obwohl ein vorgegebenes Spiel beim Sperrmechanismus vorgesehen ist, welcher einem angenommenen Maximalwert der Bewegung des Plungerkolbens in Einfahrrichtung, bewirkt durch die übermäßige Kettenspannung, entspricht, das Problem auf, dass je größer dieses Spiel ist, desto geringer der Dämpfungseffekt bei einem Motorstart ist. Zudem wird, wenn das Kontaktelement, das im Spannerkörper vorgesehen ist, aus einem Nockenmechanismus mit einem vorstehenden Bereich an der Außenseite des Spannerkörper besteht, die Struktur kompliziert und der Spannerkörper wird vergrößert. Ferner ist es erforderlich den gesamten Kettenspanner neu zu gestalten, wenn es erforderlich ist, einen Sperrmechanismus mit unterschiedlichen Charakteristiken in Abhängigkeit unterschiedlicher Nutzungsbedingungen zu gestalten, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere in Bezug auf die oben genannten Probleme verbesserten Spanner zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen Geräusche beim Motorstart verringert, ein Quetschen des Plungerkolbens vermieden und die Haltbarkeit verbessert werden. Gleichzeitig soll der Spanner in seiner Größe verringert werden können. Auch die Zusammenbaubarkeit, das Entfernen und Warten sollen möglichst einfach sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist der Spanner auf: einen Spannerkörper, in welchem eine Plungerkolbenaufnahmeöffnung ausgebildet ist, deren eines Ende offen ausgebildet ist, einen zylinderförmigen Plungerkolben, der verschiebbar in die Plungerkolbenaufnahmeöffnung eingesetzt ist, einen Federring, der aufgenommen und gehalten ist in einer ringförmigen Umfangsnut, die vorgesehen ist an einer Innenwandfläche nahe dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung, so dass der Durchmesser derselben vergrößert ist, und eine Plungerkolbenfeder zum Vorspannen des Plungerkolbens in Ausfahrrichtung nach außerhalb der Plungerkolbenaufnahmeöffnung, wobei ein Sperrmechanismus vorgesehen ist, bestehend aus einer Mehrzahl konkav-konvexer Zahnstangenzähne, die an der Außenumfangsfläche des Plungerkolbens in Ausfahrrichtung angeordnet sind, und der Federring aufgenommen und gehalten ist in der ringförmigen Umfangsnut der Plungerkolbenaufnahmeöffnung, die ringförmige Umfangsnut der Plungerkolbenaufnahmeöffnung aus wenigstens einer ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche und einer einfahrseitigen Ringstoppwandfläche gebildet ist, jeder Zahnstangenzahn des Plungerkolbens aus wenigstens einer ausfahrseitigen steilen Schräge, die der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüberliegt, wobei der Federring dazwischen liegt, und einer einfahrseitigen leichten Schräge gebildet ist, die der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüberliegt, wobei der Federring dazwischen liegt, ein Neigungswinkel in Ausfahrrichtung der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche, die in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung ausgebildet ist, in Bezug auf eine Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung derart festgelegt ist, dass sie größer als ein Neigungswinkel in Ausfahrrichtung der ausfahrseitigen steilen Schräge, die am Zahnstangenzahn ausgebildet ist, in Bezug auf die Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung, so dass der Federring nicht über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns bei einer Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens gelangt, die bei einem Motorstart erzeugt wird, aber der Federring geweitet wird und über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns bei einer Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens aufgrund einer übermäßigen Kettenspannung gelangt, und die einfahrseitige leichte Schräge mit einer konvex gekrümmten Fläche ausgebildet ist, deren Durchmesser sich allmählich oder schrittweise in Einfahrrichtung des Plungerkolbens vergrößert, wodurch die Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens, welcher ausfährt und vorsteht, derart begrenzt wird, dass sie einen kontinuierlichen Verlauf hat. Hierbei vergrößert sich der Durchmesser des Federrings, wobei aufgrund des Verlaufs der konvex gekrümmten Fläche der einfahrseitigen leichten Schräge in Verbindung mit der Federkonstante des Federrings ein linearer Verlauf der in Plungerkolbenausfahrrichtung wirkenden, einem Ausfahren des Plungerkolbens entgegenwirkenden Kraft ergibt.
Da die ringförmige Umfangsnut der Plungerkolbenaufnahmenöffnung aus wenigstens der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche, die auf der Plungerkolbenausfahrrichtungsseite ausgebildet ist, und der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche, die auf der Plungerkolbeneinfahrrichtungsseite ausgebildet ist, besteht, und jeder Zahnstangenzahn des Plungerkolbens aus wenigstens der ausfahrseitigen steilen Schräge, die auf der Plungerkolbenausfahrrichtungsseite ausgebildet ist und der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung gegenüberliegt, wobei der Federring dazwischen angeordnet ist, und der einfahrseitigen leichten Schräge gebildet ist, die auf der Plungerkolbeneinfahrrichtungsseite ausgebildet ist und der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung gegenüberliegt, wobei der Federring dazwischen angeordnet ist, ist es einfach die Begrenzungsfähigkeiten des Sperrmechanismus sowohl in Plungerkolbeneinfahrrichtung als auch in Plungerkolbenausfahrrichtung durch Festlegen der Neigungswinkel der ringförmigen Umfangsnut des Plungerkolbenaufnahmenöffnung und des Zahnstangenzahns des Plungerkolbens einzustellen. Folglich kann der Sperrmechanismus aufgrund seines einfachen Aufbaus und seiner einfachen Struktur an verschiedene Nutzungsbedingungen angepasst werden, und die Herstellungskosten können verringert werden.
Durch das Vorsehen des Federrings, der in der Plungerkolbenaufnahmenöffnung angeordnet und als Sperrmechanismus wirkt, kann der Spannerkörper zudem in seiner Größe verringert werden.
Da der Neigungswinkel in Plungerkolbenausfahrrichtung der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche, die in der Plungerkolbenaufnahmenöffnung ausgebildet ist, in Bezug auf eine Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung derart festgelegt ist, dass sie größer als der Neigungswinkel in Plungerkolbenausfahrrichtung der ausfahrseitigen steilen Schräge, die am Zahnstangenzahn ausgebildet ist, in Bezug auf die Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung ist, so dass der Federring nicht den Zahnspitzenbereich überquert, wenn die Belastung in Plungerkolbeneinfahrrichtung, die bei einem Motorstart erzeugt wird, und dass der Federring den Zahnspitzenbereich überquert, wenn sich der Federring weitet, aufgrund einer Belastung in Plungerkolbeneinfahrrichtung, die erzeugt wird, wenn die Kettenspannung übermäßig ist, wird eine durch eine übermäßige Kettenspannung verursachte Bewegung des Plungerkolbens in Plungerkolbeneinfahrrichtung ermöglicht. Folglich ist es möglich, schlagende Geräusche, die erzeugt werden, wenn die Kettenspannung zu groß ist, zu verringern, und ein Quetschen des Plungerkolbens zu verhindern.
Ferner wird es möglich, da die einfahrseitige leichte Schräge mit einer konvex gekrümmten Fläche ausgebildet ist, deren Durchmesser sich allmählich oder stufenweise in Plungerkolbeneinfahrrichtung vergrößert, um so die Ausfahrgeschwindigkeit des ausfahrenden Plungerkolbens, wenn sich der Durchmesser des Federrings vergrößert, gleichmäßig zu halten, wobei der elastische, den Durchmesser vergrößernde Vorgang beim Federring konstant in Bezug auf die Verschiebung des Plungerkolbens in Ausfahrrichtung ist, unabhängig von der den Durchmesser vergrößernden Stellung des Federrings, und somit die einfahrseitige leichte Schräge eine dämpfende Fähigkeit zur Stabilisierung der Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens zeigt, aufgrund des gleichmäßigen Ausfahrens des Plungerkolbens bei einem Motorstart, schlagende Geräusche beim Motorstart zu beseitigen.
Bevorzugt ist der Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns mit einer Gleitkontakt-Außenumfangsfläche ausgebildet, welche zwischen der ausfahrseitigen steilen Schräge und der einfahrseitigen leichten Schräge ausgebildet ist und einen konstanten Außendurchmesser hat. Durch eine entsprechende Gestalt des Zahnspitzenbereichs kann der Plungerkolben hieran entlang gleiten, wodurch aufgrund der vergrößerten Kontaktfläche der Druck auf die Innenwandfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung verringert wird. Somit kann der Plungerkolben verlässlich aus- und einfahren.
Der Federring ist bevorzugt ein C-förmiger Ring. Dies ermöglicht eine einfache Ausgestaltung. Insbesondere ist es nicht erforderlich, einen vorstehenden Abschnitt auf der Außenseite des Spannerkörpers vorzusehen, und der Ringdurchmesser kann innerhalb der ringförmigen Umfangsnut leicht vergrößert oder verkleinert werden. Somit kann die Größe des Spannerkörpers verringert werden und der Federring kann einfach und exakt festgelegt und angepasst werden, so dass es möglich wird, die Herstellungskosten weiter zu senken.
Alternativ kann der Federring durch einen Ringbereich mit Hebelbereichen gebildet sein, welche sich vom Ringbereich nach außen erstrecken. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung kann ein Vergrößern oder Verkleinern des Federrings innerhalb der ringförmigen Umfangsnut einfach erfolgen. Die Federkraft kann einfach und exakt festgelegt werden. Darüber hinaus kann ein Monteur einfach den Federring mittels Betätigung der Hebelbereiche vergrößern oder verkleiner, wodurch der Zusammenbau, das Entfernen oder die Wartung des Federrings einfach sind.
Insbesondere bevorzugt weist der Spannerkörper einen Montage-Umfangsbereich zum Einführen und Einschrauben des Spannerkörpers von außen in eine Motorblockwand auf. Dies ermöglicht eine Verringerung der Größe des Spannerkörpers. Ferner ermöglicht es eine einfache Montage und Demontage von außerhalb des Motorraums, ohne dass der Motorraum geöffnet werden muss, wodurch der Zusammenbau und die Wartung des Spanners vereinfacht wird.
Obwohl ausschließlich auf Kettengetriebe Bezug genommen wird, sei angemerkt, dass ein entsprechender Spanner beispielsweise auch für Riemengetriebe verwendet werden kann. Ferner kann ein entsprechender Spanner nicht nur für Taktsteuergetriebe sondern auch für andere Getriebesysteme verwendet werden, beispielsweise bei einem Ölpumpenantrieb oder einem Ausgleichssystem eines Verbrennungsmotors.
Der Spannerkörper kann im Prinzip eine beliebige Gestalt haben, solange er an einem Motorblock oder dergleichen angebracht werden kann. So kann der Spannerkörper ausgebildet sein, um intern im Motorraum angeordnet zu werden, wobei der Spannerkörper abgedichtet ist, von außen her am Motorblock angebracht sein, oder direkt in den Motorblock, in Richtung der Getriebekette weisend, eingeschraubt sein.
Die ringförmige Umfangsnut der Plungerkolbenaufnahmenöffnung des Spannerkörpers kann eine beliebige Gestalt haben, so lange sie aus wenigstens der ausfahrseitige Ringstoppwandfläche, die auf der Plungerkolbenausfahrrichtungsseite ausgebildet ist, und der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche, die auf der Plungerkolbeneinfahrrichtungsseite ausgebildet ist, besteht.
Insbesondere bevorzugt weist der Neigungswinkel zwischen der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Plungerkolbenausfahrrichtung einen Winkel von etwa 90° auf.
Der Neigungswinkel zwischen der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Plungerkolbenausfahrrichtung ist bevorzugt derart festgelegt, dass er in einem Bereich von 45° bis 75° liegt, insbesondere bevorzugt etwa 70° beträgt.
Der Neigungswinkel zwischen der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Plungerkolbenausfahrrichtung ist insbesondere bevorzugt größer als der Neigungswinkel zwischen der ausfahrseitigen steilen Schräge eines Zahnstangenzahns und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Plungerkolbenausfahrrichtung.
Der Neigungswinkel zwischen der ausfahrseitigen steilen Schräge eines Zahnstangenzahns und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Plungerkolbenausfahrrichtung liegt bevorzugt in einem Bereich von 35° bis 55° und beträgt bevorzugt etwa 40°.
Dadurch, dass der Neigungswinkel zwischen der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Plungerkolbenausfahrrichtung größer als der Neigungswinkel zwischen der ausfahrseitigen steilen Schräge eines Zahnstangenzahns und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Plungerkolbenausfahrrichtung festgelegt ist, gelangt der Federring nicht über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns, wenn eine Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens bei einem Motorstart erzeugt wird, aber der Federring gelangt über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns, wenn der Federring durch eine aufgrund übermäßiger Kettenspannung beim Betrieb des Motors erzeugte Belastung geweitet wird, wodurch die Getriebekette und der Plungerkolben vor einer übermäßigen Belastung geschützt werden.
Als Material für den Spannerkörper und den Plungerkolben sind insbesondere Materialien auf Eisenbasis bevorzugt, wie Stahl oder Gusseisen, aber es können auch beiliebige andere von ihrer Festigkeit, Belastbarkeit und Bearbeitbarkeit geeignete Materialien verwendet werden.
Der Spanner kann als vorspannendes Mittel ein beliebiges Mittel aufweisen, wie insbesondere eine Feder und/oder ein unter Druck stehendes Fluid.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung, welche die Funktion eines erfindungsgemäßen Spanners gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erklärt,
2 einen Längsschnitt durch den Spanner von 1,
3 eine Vorderansicht des Spanners von 1,
4 eine Seitenansicht eines im Spanner von 2 verwendeten Plungerkolbens,
5 eine Ansicht mit teilweiser vergrößerter Detaildarstellung eines Federrings, der beim Spanner gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird,
6 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, welche den Sperrmechanismus des in 2 dargestellten Spanners vergrößert darstellt,
7 ein Diagramm, welche die Ringverformungscharakteristiken des Federrings von 5 darstellt, wobei die Kraft, die zur Vergrößerung des Federrings benötigt wird, über der Vergrößerung des Federrings dargestellt ist,
8 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zeitpunkt zeigt, wenn dem Plungerkolben bei einem Motorstart eine Belastung in Einfahrrichtung auferlegt wird,
9 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, wenn der Plungerkolben beim Motorstart in eine Gegenanschlagsstellung bewegt wird,
10 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, wenn der Federring damit beginnt, einen Zahnstangenzahn zu überqueren,
11 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zeitpunkt während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, wenn der Federring den Zahnstangenzahn überquert,
12 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, direkt nachdem der Federring den Zahnstangenzahn überquert hat,
13 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, direkt nachdem der Federring den Zahnstangenzahn überquert hat und sich dessen Durchmesser verringert hat,
14 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, direkt nachdem der Durchmesser des Federrings begannen hat vergrößert zu werden,
15 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, in dem der Durchmesser des Federrings auf der Seite einer einfahrseitigen leichten Schräge vergrößert ist,
16 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, in dem der Federring auf der Seite einer einfahrseitigen leichten Schräge weiter vergrößert wird,
17 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während des Ausfahrens des Plungerkolbens zeigt, in dem der Federring maximal vergrößert ist,
18 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die einen Zustand während eines Einfahrens des Plungerkolbens aufgrund übermäßiger Kettenspannung zeigt,
19 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die einen Zustand während eines Einfahrens des Plungerkolbens zeigt, in dem der Federring beginnt, einen Zahnstangenzahn zu überqueren,
20 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während eines Einfahrens des Plungerkolbens zeigt, in dem der Federring den Zahnstangenzahn überquert,
21 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung, die den Zustand während eines Einfahrens des Plungerkolbens zeigt, direkt nachdem der Federring den Zahnstangenzahn überquert hat,
22 einen Längsschnitt durch einen Spanner gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
23 eine Vorderansicht des Spanners von 22,
24A und 24B Darstellungen des gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Federrings, und
25 einen Längsschnitt durch einen Spanner gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit einer Detaildarstellung.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 21 ein in einem Taktsteuergetriebe verwendeter Spanner 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Hierbei weist das in einem Motorraum an einer Motorblockwand E angeordnete Taktsteuergetriebe ein antreibendes Kettenrad S1, das an einer Kurbelwelle angebracht ist, zwei angetriebene Kettenräder S2, die an Nockenwellen angebracht sind, eine Getriebekette TC, die endlos um die Kettenräder S1 und S2 umläuft, einen Spannhebel L zum Führen und Aufrechterhalten einer Kettenspannung in der Getriebekette TC und eine stationäres Führungselement G auf, das die Getriebekette TC führt, welche hieran entlang gleitet. Der Spannhebel L ist schwenkbar im Motorraum angeordnet und wird durch den Spanner 100, der von außerhalb des Motorraums in die Motorblockwand E eingeführt und hieran angebracht ist, gedrückt und vorgespannt. Das stationäre Führungselement G ist fest im Motorraum angebracht.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist der Spanner 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Spannerkörper 110, einen zylinderförmigen Plungerkolben 120, der verschiebbar in den Spannerkörper 110 eingeführt ist, einen C-förmigen Federring 130, eine den Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung aus dem Spannerkörper 110 vorspannende Plungerkolbenfeder 140 und einen Rückschlagventilmechanismus 150 auf, um ein Rückströmen von unter Druck stehendem Öl zu blockieren.
Der Spannerkörper 110 weist eine zylinderförmige Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 auf, deren eines Ende offen ist und in die der Plungerkolben 120, wie in 4 dargestellt, verschiebbar eingeführt ist. Hierbei ist der Plungerkolben 120 in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 des Spannerkörpers 110 aufgenommen und wird in Ausfahrrichtung nach außerhalb des Spannerkörpers 110 durch die Plungerkolbenfeder 140 vorgespannt, die in einer Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung 121 im Plungerkolben 120 aufgenommen ist, um die Kettenspannung in der Getriebekette TC aufrecht zu erhalten.
Der Spannerkörper 110 ist auch mit einem Ölversorgungsdurchlass 112 ausgestattet, der in Verbindung mit einer Bodenfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung 111 steht, und der Rückschlagventilmechanismus 150 ist derart angeordnet, dass er in Kontakt mit einer Endfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 ist, in welcher auch die Plungerkolbenfeder 140 aufgenommen ist. Folglich dient das über den Rückschlagventilmechanismus 150 unter Druck zugeführte Öl als Dämpfungsmittel, um das Hin- und Hergehen des Plungerkolbens 120 zu dämpfen, wobei es auch den Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung aus dem Spannerkörper 110 vorspannt.
Der Spanner 100 weist auch eine Montageöffnung 113 zur Montage des Spanners 100 an der Motorblockwand E innerhalb des Motors, einen Raststift P, der in 3 dargestellt ist, um den Plungerkolben 120 am unbeabsichtigten Herausspringen während des Zusammenbaus des Spanners 100 im Motor zu hindern, und eine in 2 und 3 dargestellte Raststifteinführöffnung 115 auf, die im Spannerkörper 110 vorgesehen ist, um den Raststift P einzuführen.
Wie in 5 dargestellt, ist der C-förmige Federring 130 als ein elastisch federndes Element mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, dessen Durchmesser verkleinert und unter Aufweiten vergrößert werden kann, wofür ein Teil des Kreisbogens des Rings weggeschnitten ist, d. h. ein offener Bereich 131 vorgesehen ist. Hierbei ist der Durchmesser des Außenumfangs DL größer als der Innendurchmesser der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 des Spannerkörpers 110, und der Durchmesser des Innenumfangs DS ist kleiner als der Außendurchmesser des Plungerkolbens 120 im unbelasteten Zustand (d. h. in dem keine Kräfte ausgeübt werden und der Durchmesser nicht verkleinert oder vergrößert ist).
Die Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 ist mit einer ringförmigen Umfangsnut 116 nahe eines offenen Endes der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 zur Aufnahme und zum Halten des C-förmigen Federrings 130 ausgebildet, wie in 5 dargestellt, so dass der Durchmesser des Federrings 130 um eine Innenumfangsfläche vergrößert werden kann. Wie in 6 dargestellt, besteht die ringförmige Umfangsnut 116 der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 aus einer ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116a, die mittels Einschneidens in einer Richtung senkrecht zur Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 auf der Plungerkolbenausfahrrichtungsseite ausgebildet ist, einer einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b, die auf der Plungerkolbeneinfahrrichtungsseite ausgebildet ist, so dass sie der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116a gegenüberliegt, und einer ringförmigen Nutbodenfläche 116c, welche die ausfahrseitige Ringstoppwandfläche 116a mit der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b verbindet.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt, ist der Plungerkolben 120 zylinderförmig ausgebildet, so dass er verschiebbar in die Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 des Spannerkörpers 110 einführbar ist, und hat besagte Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung 121, deren eines Ende offen ist, um die Plungerkolbenfeder 140, d. h. ein Vorspannmittel, aufzunehmen. Der Plungerkolben 120 ist auf seiner Außenumfangsfläche entlang der Ausfahrrichtung mit einer Mehrzahl konkav-konvexer Zahnstangenzähne 122 ausgestattet, welche gemeinsam mit dem C-förmigen Federring 130, der in der ringförmigen Umfangsnut 116 des Spannerkörpers 110 aufgenommen und in Eingriff mit den Zähnen ist, einen Sperrmechanismus bilden. Der Plungerkolben 120 weist auch eine Rastnut 123 zum Einrasten des Raststifts P in Verbindung mit der o. g. Raststifteinführöffnung 115 auf.
Der Spannerkörper 110 ist vorliegend mit einem Ausschnittsbereich 117 versehen, der eine Verbindung mit einem Teil eines Außenumfangs besagter ringförmiger Umfangsnut 116 der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 und der Außenseite des Spannerkörpers 110 herstellt. Dieser Ausschnittsbereich 117 kann jedoch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Prinzip entfallen.
Wie in 6 vergrößert dargestellt, weist jeder Zahnstangenzahn 122 des Plungerkolbens 120 eine ausfahrseitige steile Schräge 122a, welche auf der Plungerkolbenausfahrrichtungsseite ausgebildet ist und der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 unter Zwischenlage des C-förmigen Federrings 130 gegenüberliegt, eine einfahrseitige leichte Schräge 122b, welche auf der Plungerkolbeneinfahrrichtungsseite ausgebildet ist und der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116a der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 unter Zwischenlage des C-förmigen Federrings 130 gegenüberliegt, und eine in Gleitkontakt mit der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 stehende Außenumfangsfläche 122c mit einem konstanten Außendurchmesser auf, welche zwischen einer ausfahrseitigen steilen Schräge 122a und einer einfahrseitigen leichten Schräge 122b angeordnet ist.
Hierdurch wird es möglich, den Sperrmechanismus individuell in Bezug auf seine Sperreigenschaften einzustellen, sowohl in Plungerkolbenausfahr- als auch in -einfahrrichtung, indem die Neigungswinkel der ringförmigen Umfangsnut 116 der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 und der Zahnstangenzähne 122 am Plungerkolben 120 entsprechend gewählt werden. Folglich kann der Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Hinblick auf den Speermechanismus für die unterschiedlichsten Bedingungen einfach ausgebildet oder angepasst werden, so dass u. a. die Herstellungskosten verringert werden können.
Die oben genannte einfahrseitige leichte Schräge 122b wird durch eine konvex gekrümmte Fläche gebildet, deren Durchmesser sich allmählich in Plungerkolbeneinfahrrichtung vergrößert und die sich moderat und kreisförmig wölbt, wie in 6 vergrößert dargestellt. Die bei größerem Federringdurchmesser geringere Steigung der einfahrseitigen leichten Schräge 122b bewirkt, dass die Kraftkomponente des Federrings 130 in Ausfahrrichtung der zum Aufweiten des C-förmigen Federrings 130 erforderlichen Kraft über diese leichte Schräge 122b hinweg einen im Wesentlichen linearen Verlauf hat. Auch die deutlich größeren Kräfte der Plungerkolbenfeder und die derselben entgegengerichtete Kraft, die durch die Kettenspannung dem Plungerkolben 120 auferlegt wird, haben einen im Wesentlichen linearen Verlauf, zumindest im Bereich, in dem der Plungerkolben nicht zu weit ausgefahren ist, wobei sich auch bei der Überlagerung der beiden Kräfte ein linearer Kraftverlauf über den Verschiebeweg des Plungerkolbens 120 ergibt. In Zusammenhang mit diesem im Wesentlichen linearen Verlaufs der Gesamtkraft bei einer Verschiebung des Plungerkolbens 120 in axialer Richtung sowie des ebenfalls im Wesentlichen linearen Verlaufs der Kraft, die durch das Zusammenwirken des C-förmigen Federrings 130 in Verbindung mit der konvex gekrümmten Fläche der leichten Schräge 122b bewirkt wird, ergibt sich insgesamt wiederum ein im Wesentlichen linearer Verlauf der Kraft in diesem Bereich. Dadurch bewirkt die einfahrseitige leichte Schräge 122b, dass die Geschwindigkeit des ausfahrenden Plungerkolbens 120, wenn der Durchmesser des C-förmigen Federrings 130 aufgeweitet wird, wie in 5 dargestellt wird, etwa gleichmäßig ist.
Damit bewirkt, wie in 7 dargestellt, diese einfahrseitige leichte Schräge 122b dämpfende und stabilisierende Eigenschaften in Hinblick auf ein Verschieben b des Plungerkolbens 120 nach außen, d. h. in Bezug auf die Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens 120. Es sei angemerkt, dass die durchgezogene Linie mit linearem Verlauf in 7 das Verhältnis zwischen einem Grad der Vergrößerung und der Kraft, die für die Vergrößerung des C-förmigen Federrings 130 an der einfahrseitigen leichten Schräge 122b erforderlich ist, und die Punkt-Punkt-Strich-Linie mit degressivem Verlauf das Verhältnis zwischen einem Grad der Vergrößerung und der Kraft, die für die Vergrößerung erforderlich ist, wenn nur der C-förmige Federring 130 aufgeweitet wird, darstellt. Bezugszeichen a und (1), (2), (3) und (4) zeigen den Grad der in 7 dargestellten Vergrößerung dar und entsprechen den in 5 dargestellten Bezugszeichen a und (1), (2), (3) und (4).
Darüber hinaus ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Neigungswinkel α2 zwischen der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 in Plungerkolbenausfahrrichtung derart festgelegt, dass er etwa 70° beträgt und größer ist als ein Neigungswinkel β1 von etwa 40° zwischen der ausfahrseitigen steilen Schräge 122a und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 in Plungerkolbenausfahrrichtung, wie in 6 dargestellt. Der C-förmige Federring 130 überquert daher nicht den Zahnspitzenbereich, der durch die Gleitkontakt-Außenumfangsfläche 122c der Zahnstangenzähne 122 gebildet ist, wenn beim Motorstart eine Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolben 120 erzeugt wird. Der C-förmige Federring 130 überquert dagegen den Zahnspitzenbereich, wenn unter einer Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolben 120, wenn die Kettenspannung zu groß wird, wie an späterer Stelle beschrieben ist. Somit ermöglicht diese Ausgestaltung nur die Bewegung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens 120, welche durch die übermäßige Kettenspannung erzeugt wird.
Es sei angemerkt, dass beim Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Neigungswinkel α1 zwischen der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116a und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 in Plungerkolbenausfahrrichtung derart festgelegt, dass er etwa 90° beträgt.
Im Folgenden wird die Funktion des Sperrmechanismus, welcher aus dem C-förmigen Federring 130, der in der ringförmigen Umfangsnut 116 des Spannerkörpers 110 aufgenommen ist, und den Zahnstangenzähnen 122 des Plungerkolbens 120 gebildet ist, beim Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben.
8 und 9 zeigen Zustände, in denen dem Plungerkolben 120 bei einem Motorstart eine Belastung F1 in Einfahrrichtung auferlegt wird. In diesem Fall wird der C-förmige Federring 130 nicht aufgeweitet und stoppt den Plungerkolben 120 daran, weiter einzufahren, indem schnell der Zustand, in dem der C-förmige Federring 130 zwischen der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116a des Spannerkörpers 110 und der einfahrseitigen leichten Schräge 122b des Plungerkolbens 120 angeordnet ist, wie in 8 dargestellt, in den Zustand wechselt, in dem der C-förmige Federring 130 zwischen der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b des Spannerkörpers 110 und der ausfahrseitigen steilen Schräge 122a des Plungerkolbens 120 angeordnet ist, wie in 9 dargestellt. Somit hat der C-förmige Federring einen Gegenanschlag.
Es sei angemerkt, dass die imaginäre Linie A in 8 und 9 den Ausgangszustand des vorstehenden Plungerkolbens 120 zeigt, dem die Belastung F1 in Einfahrrichtung beim Motorstart auferlegt wird.
Die 10 bis 17 zeigen Zustände, wenn der Plungerkolben 120 während des Motorbetriebs nach einem Motorstart ausfährt. In dem Fall wechselt der C-förmige Federring 130 seinen Zustand, in dem der C-förmige Federring 130 klein ist und gehalten wird, wie in 10 dargestellt, wenn er von der ausfahrseitigen steilen Schräge 122a und über die einfahrseitige leichte Schräge 122b des Plungerkolbens 120 in einen Zustand gelangt, in dem der C-förmige Federring 130 aufgeweitet ist und über die Gleitkontakt-Außenfumfangsfläche 122c, d. h. den Zahnspitzenbereich, gelangt, wie in 11 dargestellt. Danach wechselt der Zustand wieder in einen Zustand, in dem der C-förmige Federring 130 den Zahn überquert hat, wobei er seinen Durchmesser verringert, wie in 12 dargestellt.
Der C-förmige Federring 130 wird in den Zustand versetzt, in dem der C-förmige Federring 130 kleiner wird und gehalten wird, während er wieder über die ausfahrseitige steile Schräge 122a und die einfahrseitige leichte Schräge 122b des Plungerkolbens 102 gelangt, wie in 13 dargestellt, wobei sich beim Ausfahren des Plungerkolbens 120 die oben beschriebenen Vorgänge wiederholen. Somit wird der Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung vorgespannt und steht über den Spannerkörper 110 vor, um in der Getriebekette TC eine angemessene Kettenspannung aufrecht zu erhalten.
Es sei angemerkt, dass eine imaginäre Linie B, in den 10 bis 13 dargestellt, den Ausgangszustand des vorstehenden Plungerkolbens 120 zeigt, dem die Belastung F2 in Ausfahrrichtung während des Motorbetriebs nach dem Motorstart auferlegt wird.
Im Folgenden werden die Betriebszustände, wenn der C-förmige Federring 130 die einfahrseitige leichte Schräge 122b des Zahnstangenzahns 122 überquert, wenn der Plungerkolben 120 ausfährt, wie in den 10 und 11 dargestellt, unter Bezugnahme auf die 14 bis 17 näher erläutert.
Wenn der Plungerkolben 120 ausfährt, wirkt, aufgrund der elastischen Durchmesservergrößerung des C-förmigen Federrings 130 durch die einfahrseitige leichte Schräge 122b konstant der ausfahrenden Verschiebung des Plungerkolbens entgegen, unabhängig von der den Durchmesser vergrößernden Position des C-förmigen Federrings 130 und in jedem Zustand direkt nachdem eine Vergrößerung des Durchmessers des C-förmigen Federrings 130 begonnen hat, wie in 14 (siehe auch den Zustand (1) in 5), wenn der C-förmige Federring 130 durch die einfahrseitige leichte Schräge 122b aufgeweitet wird, wie in 15 dargestellt (siehe auch den Zustand (2) in 5), wenn der C-förmige Federring 130 weiter durch die einfahrseitige leichte Schräge 122b aufgeweitet wird, wie in 16 dargestellt (siehe auch den Zustand (3) in 5), und wenn der C-förmige Federring 130 maximal aufgeweitet wird, wie in 17 dargestellt (siehe auch den Zustand (4) in 5). Somit zeigt die einfahrseitige leichte Schräge 122b eine stabilisierende Dämpfungsfähigkeit in Bezug auf die Ausfahrbewegung b, d. h. in Bezug auf die Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens 120.
Es sei angemerkt, dass eine imaginäre Linie B, die in den 14 bis 17 dargestellt ist, den Ausgangszustand des vorstehenden Plungerkolbens 120 zeigt, dem die Belastung F2 in Ausfahrrichtung während des Motorbetriebs nach dem Motorstart auferlegt wird.
Die 18 bis 21 zeigen Zustände, in denen der Plungerkolben 120 aufgrund einer übermäßigen Kettenspannung einfährt. In diesem Fall ändert der C-förmige Federring 130 seinen Zustand, in dem der C-förmige Federring 130 verkleinert und an der ausfahrseitigen steilen Schräge 122a und der einfahrseitigen leichten Schräge 122b des Plungerkolbens 120 gehalten ist, wie in 18 dargestellt, in einen Zustand, in dem der C-förmige Federring 130 die ausfahrseitige steile Schräge 122a des Plungerkolbens 120 überquert, während sich sein Durchmesser, anliegend an der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b des Spannerkörpers 110, vergrößert, wie in 19 dargestellt. Dann, wechselt der Zustand in einen Zustand, in dem der C-förmige Federring 130 sich wieder verkleinert, wie in 21 dargestellt, nachdem er einen Zustand durchlaufen hat, in dem der C-förmige Federring 130 zu einem Maximum aufgeweitet wurde, wie in 20 dargestellt.
Diese Anordnung erlaubt eine Bewegung des Plungerkolbens 120 in Einfahrrichtung, welche hervorgerufen wird durch eine übermäßige Kettenspannung, indem die zuvor beschriebenen Zustände während des Einfahrens des Plungerkolbens 120 wiederholt durchlaufen werden.
Es sei angemerkt, dass eine imaginäre Linie C, in den 18 bis 21 dargestellt, den Ausgangszustand des vorstehenden Plungerkolbens 120 zeigt, dem die Belastung F3 in Einfahrrichtung während des Motorbetriebs in Verbindung mit einer übermäßigen Kettenspannung auferlegt wird.
Wie oben beschrieben weist der Spanner 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die ringförmige Umfangsnut 116 in der Plungerkolbenaufnahmenöffnung 111 auf, welche besagte ausfahrseitige Ringstoppwandfläche 116a, besagte einfahrseitige Ringstoppwandfläche 116b und besagte ringförmige Nutbodenfläche 116c aufweist, und mindestens einen Zahnstangenzahn 122 des Plungerkolbens 120 auf, welcher wenigstens aus der ausfahrseitigen steilen Schräge 122a, die auf der Plungerkolbenausfahrrichtungsseite ausgebildet ist und der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b der Plungerkolbenaufnahmenöffnung 111 unter Zwischenlage des C-förmigen Federrings 130 gegenüberliegt, und aus der einfahrseitigen leichten Schräge 122b, die auf der Plungerkolbeneinfahrrichtungsseite ausgebildet ist und der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116a der Plungerkolbenaufnahmenöffnung 111 unter Zwischenlage des C-förmigen Federrings 130 gegenüberliegt. Hierdurch wird es möglich, den Sperrmechanismus individuell in Bezug auf seine Sperreigenschaften einzustellen, sowohl in Plungerkolbenausfahr- als auch in -einfahrrichtung, indem die Neigungswinkel der ringförmigen Umfangsnut 116 der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 und des oder der Zahnstangenzähne 122 am Plungerkolben 120 entsprechend gewählt werden. Folglich kann der Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Hinblick auf den Sperrmechanismus für die unterschiedlichsten Bedingungen einfach ausgebildet oder angepasst werden, so dass u. a. die Herstellungskosten verringert werden können.
Darüber hinaus wird es möglich, da der Neigungswinkel zwischen der in der Plungerkolbenaufnahmenöffnung 111 ausgebildeten einfahrseitigen Ringstoppwandfläche 116b und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung 111 in Einfahrrichtung derart ausgebildet ist, dass sie größer als der Neigungswinkel zwischen der am Zahnstangenzahn 122 ausgebildeten ausfahrseitigen steilen Schräge 122a und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmenöffnung 111 ist, häufig auftretende, schlagende Geräusche, welche bei einer übermäßigen Kettenspannung erzeugt werden, zu verringern, und ein Quetschen des Plungerkolbens 120 zu verhindern.
Ferner wird es möglich, da die einfahrseitige leichte Schräge 122b durch die leicht konvex gekrümmte Fläche gebildet ist, deren Durchmesser sich allmählich in Plungerkolbeneinfahrrichtung vergrößert, dass die Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens 120, welche von der Vergrößerung des C-förmigen Federrings 130 abhängt, im Wesentlichen gleichmäßig gehalten werden kann, wobei die einfahrseitige leichte Schräge 122b stabilisierende, dämpfende Eigenschaften bei einer Ausfahrbewegung b, d. h. bei einer Geschwindigkeit des Plungerkolbens 120 in Ausfahrrichtung, aufgrund der elastischen Durchmesservergrößerung des C-förmigen Federrings 130 hat, weshalb der C-förmige Federring 130 konstant der Ausfahrbewegung des Plungerkolbens 120 entgegenwirkt, unabhängig von der Position des in seinem Durchmesser vergrößerten C-förmigen Federrings 130. Somit wird es möglich, schlagende Geräusche zu beseitigen, die bei einem Motorstart auftreten, wenn der Plungerkolben 120 gleichmäßig ausfährt.
Damit ist es einfach, da der Ring ein C-förmiger Federring 130 ist, einen vorstehenden Bereich auf der Außenseite des Spannerkörpers 110 vorzusehen, und der Durchmesser des C-förmigen Federrings 130 kann innerhalb der ringförmigen Umfangsnut 116 der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 aufgrund der einfachen Struktur einfach vergrößert oder verkleinert werden. Folglich kann der Spannerkörper 110 in seiner Größe weiter verringert werden. Darüber hinaus wird es möglich, da der C-förmige Federring 130 einfach und exakt anpassbar ist, die Herstellungskosten weiter zu verringern, so dass der erfindungsgemäße Spanner erhebliche Vorteile mit sich bringt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung, insbesondere die 22, 23, 24A und 24B, ein Spanner 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dieser Spanner weist – abgesehen von der Ausgestaltung des Federrings – die gleiche Ausgestaltung wie der Spanner 100 des ersten Ausführungsbeispiels auf. Hierbei werden für gleiche oder gleichwirkende Elemente um 100 höhere Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet, wobei – sofern im Folgenden nicht explizit erwähnt – auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen wird.
Gemäß dem Spanner 200 des zweiten Ausführungsbeispiels besteht der Federring 230 aus einem C-förmigen Ringbereich von dem sich Hebelbereiche 231 und 232 erstrecken, welcher aus einem elastischen Material mit einem kreisförmigen Querschnitt hergestellt ist, und der derart angeordnet ist, dass sein Durchmesser vergrößert oder verkleinert werden kann.
Der Spannerkörper 210 ist mit einem Ausschnittsbereich 217 versehen, der eine Verbindung mit einem Teil eines Außenumfangs einer ringförmigen Umfangsnut 216 der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 211 und der Außenseite des Spannerkörpers 210 herstellt.
Außen- und Innenumfänge des kreisförmigen Teils des Federrings 230, worauf als Ringbereich Bezug genommen wird, sind derart ausgebildet, dass sie die entsprechenden Durchmesser haben, wie der C-förmige Federring 130 des ersten Ausführungsbeispiels. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erstreckt sich, ausgehend von einem Ende des Ringbereichs ein erster Hebelbereich 231 durch den Ausschnittsbereich 217 nach außen, und, ausgehend vom anderen Ende des Ringbereichs erstreckt sich ein zweiter, L-förmig ausgebildeter Hebelbereich 232 nach außen, so dass er die Bewegungen des Ringbereichs des Federrings 230 in Umfangsrichtung innerhalb des Ausschnittsbereichs 217 begrenzt.
Es sei angemerkt, dass es vorteilhaft ist, da sich der erste Hebelbereich 231 im vorliegenden Fall nach außerhalb des Spannerkörpers 210 erstreckt, den Spannerkörper 210 nicht in einer Gestalt auszubilden, die in den oben beschriebenen Motorblock E von außerhalb des Motorraums eingesetzt und hierin fixiert wird, sondern in einer Gestalt, welche getrennt innerhalb des Motorraums auf bekannte Weise fixiert wird.
Beim Spanner 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Vergrößern und Verkleinern des Federrings 230 einfach innerhalb der ringförmigen Umfangsnut 216 der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 211 mit einer einfachen Struktur erreicht werden, so dass die Federkonstante einfach festgelegt und exakt eingestellt werden kann. Darüber hinaus kann ein Monteur einfach den Federring 230 vergrößern oder verkleinern mittels Betätigung der Hebelbereiche 231, 232, wodurch der Zusammenbau, das Entfernen oder die Wartung des Federrings 230 einfach sind. Somit bringt der Federring 230 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu den Vorteilen des Federrings 130 des ersten Ausführungsbeispiels weitere Vorteile mit sich.
Im Folgenden wird ein Spanner 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 25 näher beschrieben. Hierbei entspricht der Spanner 300 des dritten Ausführungsbeispiels – abgesehen von der speziellen Ausgestaltung des Spannerkörpers und des Rückschlagventilmechanismus – dem Spanner 100 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass gleiche oder gleichwirkende Elemente mit um 200 höheren Bezugszeichen als beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind und auf eine ausdrückliche Beschreibung einander entsprechender Elemente verzichtet wird.
Es sei angemerkt, dass das Bezugszeichen E in 25 die Motorblockwand bezeichnet, die an der Stelle der Montage des Spanners 300 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, und in die der Spanner 300 von außen her eingebaut ist. Das Bezugszeichen L bezeichnet einen Spannhebel, der innerhalb des Motors vorgesehen ist.
Außen- und Innenumfänge des kreisförmigen Teils des Federrings 330, worauf als Ringbereich Bezug genommen wird, sind gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass sie die entsprechenden Durchmesser haben, wie der C-förmige Federring 130 des ersten Ausführungsbeispiels.
Ferner hat der Spannerkörper 310 einen äußeren Montage-Umfangsbereich 318, für ein direktes Einführen und Einschrauben des Spannerkörpers 310 von außen in die Motorblockwand E, wie in 25 dargestellt.
Durch den Spanner 300 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird es möglich, den Spannerkörper 310 zu verkleinern. Darüber hinaus ist es möglich, den Spannerkörper 310 außerhalb zusammenzubauen und von außen ohne das Öffnen des Motorraums zu entfernen, wodurch der Zusammenbau, das Entfernen oder die Wartung des Spanners 300 einfach sind. Somit bringt der Spanner 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu den Vorteilen des Spanners 100 des ersten Ausführungsbeispiels weitere Vorteile mit sich.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300: Spanner
110, 210, 310: Spannerkörper
111, 211, 311: Plungerkolbenaufnahmeöffnung
112, 212: Ölversorgungsdurchlass
113, 213, 313: Montageöffnung
115: Raststifteinführöffnung
116, 216: Umfangsnut
116a: ausfahrseitige Ringstoppwandfläche
116b: einfahrseitige Ringstoppwandfläche
116c: ringförmige Nutbodenfläche
117, 217: Ausschnittsbereich
120, 220, 320: Plungerkolben
121, 221, 321: Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung
122, 222, 322: Zahnstangenzahn
122a, 222a, 322a: ausfahrseitige steile Schräge
122b, 22b, 322b: einfahrseitige leichte Schräge
122c, 222c, 322c: Außenumfangsfläche
123: Rastnut
130, 230, 330: C-förmiger Federring
131: offener Bereich
140, 240, 340: Plungerkolbenfeder
150, 250, 350: Rückschlagventilmechanismus
231, 232: Hebelbereich
318: Montage-Umfangsbereich
A: Ausgangszustand des vorstehenden Plungerkolbens, dem die Belastung F1 beim Motorstart auferlegt wird
a: Grad der Vergrößerung des Federrings
B: Ausgangszustand des vorstehenden Plungerkolbens, dem die Belastung F2 während des Motorbetriebs nach dem Motorstart auferlegt wird
b: Verschieben nach außen
C: Ausgangszustand des vorstehenden Plungerkolbens, dem die Belastung F3 in Einfahrrichtung während des Motorbetriebs in Verbindung mit einer übermäßigen Kettenspannung auferlegt wird
DL: Durchmesser des Außenumfangs (Federring)
DS: Durchmesser des Innenumfangs (Federring)
E: Motorblockwand
G: stationäres Führungselement
L: beweglicher Hebel
P: Raststift
S1: antreibendes Kettenrad
S2: angetriebenes Kettenrad
TC: Getriebekette
α1: Neigungswinkel
α2: Neigungswinkel
β1: Neigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3929680 B2 [0004]

Claims

Spanner (100, 200, 300), aufweisend einen Spannerkörper (110, 210, 310) in welchem eine Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) ausgebildet ist, deren eines Ende offen ausgebildet ist, einen zylinderförmigen Plungerkolben (120, 220, 230), der verschiebbar in die Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) eingesetzt ist, einen Federring (130, 230, 330), der aufgenommen und gehalten ist in einer ringförmigen Umfangsnut (116, 216, 316), die an einer Innenwandfläche nahe dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) vorgesehen ist, so dass der Durchmesser desselben vergrößerbar ist, und eine Plungerkolbenfeder (140, 240, 340) zum Vorspannen des Plungerkolbens (120, 220, 320) in Ausfahrrichtung nach außerhalb der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311), dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrmechanismus vorgesehen ist, bestehend aus einer Mehrzahl konkav-konvexer Zahnstangenzähne (122, 222, 322), die an der Außenumfangsfläche des Plungerkolbens (120, 220, 320) in Ausfahrrichtung angeordnet sind, und dem Federring (130, 230, 330), der in der ringförmigen Umfangsnut (116, 216, 316) der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) aufgenommen und gehalten ist, wobei die ringförmige Umfangsnut (116, 216, 316) der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) aus wenigstens einer ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116a) und einer einfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116b) gebildet ist, jeder Zahnstangenzahn (122, 222, 322) des Plungerkolbens (120, 220, 320) aus wenigstens einer ausfahrseitigen steilen Schräge (122a), die der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116b) der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) gegenüberliegt, wobei der Federring (130, 230, 330) dazwischen liegend angeordnet ist, und einer einfahrseitigen leichten Schräge (122b) gebildet ist, die der ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116a) der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) gegenüberliegt, wobei der Federring (130, 230, 330) dazwischen liegend angeordnet ist, ein Neigungswinkel (α2) in Ausfahrrichtung der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116b), die in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) ausgebildet ist, in Bezug auf eine Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) derart festgelegt ist, dass er größer ist als ein Neigungswinkel (β1) in Ausfahrrichtung der ausfahrseitigen steilen Schräge (122a), die am Zahnstangenzahn (122, 222, 322) ausgebildet ist, in Bezug auf die Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311), so dass der Federring (130, 230, 330) nicht über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns (122, 222, 322) bei einer Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens (120, 220, 320) gelangt, die bei einem Motorstart erzeugt wird, aber der Federring (130, 230, 330) geweitet wird und über den Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns (122, 222, 322) bei einer Belastung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens (120, 220, 320) aufgrund einer übermäßigen Kettenspannung gelangt, und die einfahrseitige leichte Schräge (122b) mit einer konvex gekrümmten Fläche ausgebildet ist, deren Durchmesser sich allmählich oder stufenweise in Einfahrrichtung des Plungerkolbens (120, 220, 320) vergrößert, wodurch sich der Durchmesser des Federrings (130, 230, 330) bei einem Ausfahren des Plungerkolbens (120, 220, 320) vergrößert.
Spanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Zusammenwirken von Federring (130, 230, 330) und der konvex gekrümmten Fläche der einfahrseitigen leichten Schräge (122b) die Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens (120, 220, 320) derart begrenzt wird, dass sie einen kontinuierlichen Verlauf hat.
Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Zusammenwirken von Federring (130, 230, 330) und der konvex gekrümmten Fläche der einfahrseitigen leichten Schräge (122b) die Kraftkomponente des Federrings (130, 230, 330), welche dem Ausfahren des Plungerkolbens (120, 220, 320) entgegenwirkt, einen linearen Zusammenhang mit dem Verschiebeweg des Plungerkolbens (120, 220, 320) aufweist.
Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnspitzenbereich des Zahnstangenzahns (122, 222, 322) mit einer Gleitkontakt-Außenumfangsfläche (122c) ausgebildet ist, welche zwischen der ausfahrseitigen steilen Schräge (122a) und der einfahrseitigen leichten Schräge (122b) ausgebildet ist und einen konstanten Außendurchmesser hat.
Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (130) ein C-förmiger Ring ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (230) durch einen Ringbereich mit Hebelbereichen (231, 232) gebildet ist, welche sich vom Ringbereich nach außen erstrecken.
Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannerkörper (310) einen Montage-Umfangsbereich (318) zum Einführen und Einschrauben des Spannerkörpers (310) von außen in eine Motorblockwand (E) aufweist.
Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α2) zwischen der einfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116b) und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) in Plungerkolbenausfahrrichtung derart festgelegt, dass er im Bereich von 45° bis 75° liegt.
Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (β1) zwischen der ausfahrseitigen steilen Schräge (122a) eines Zahnstangenzahns (122) und der Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) in Plungerkolbenausfahrrichtung in einem Bereich von 35° bis 55° liegt.
Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausfahrseitigen Ringstoppwandfläche (116a) senkrecht zur Innenumfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (111, 211, 311) verläuft.