DE102016003904A1

DE102016003904A1 - Spannvorrichtung mit Rastkrone

Info

Publication number: DE102016003904A1
Application number: DE102016003904.3A
Authority: DE
Inventors: Petra Doll
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere für eine Steuerkette eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse, ein in einer Kolbenbohrung des Spannergehäuses verschiebbar geführten, federbelasteten Spannkolben und einer Nachstelleinrichtung zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens. Die Nachstelleinrichtung umfasst ein Rastelement und ein an dem in Spannrichtung vorderen Bereich des Spannkolbens angeordnetes Rastprofil. Das Rastelement ist dabei als Rastkrone ausgebildet und weist einen geschlossenen Ring, mindestens zwei von dem geschlossenen Ring radial nach innen vorstehende und mit dem Rastprofil in Eingriff stehende Klemmabschnitte um mindestens zwei Haltearme auf, die sich von dem geschlossenen Ring entgegen der Spannrichtung in Richtung des Spannergehäuses erstrecken. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Spannvorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere für eine Steuerkette eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse, einem in einer Kolbenbohrung des Spannergehäuses geführten Spannkolben und einer Nachstelleinrichtung zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens, wobei die Nachstelleinrichtung ein Rastelement und ein an dem in Spannrichtung vorderen Bereich des Spannkolbens angeordnetes Rastprofil umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kettentrieb, insbesondere einen Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors mit einer solchen Spannvorrichtung.
Derartige Spannvorrichtungen sind weit verbreitet und werden insbesondere als Kettenspanner in Steuerkettentrieben von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Die Spannvorrichtungen umfassen in aller Regel ein Gehäuse mit einer Kolbenbohrung, in der ein mittels einer Druckfeder vorgespannter Spannkolben angeordnet ist. Der hohlzylindrische Spannkolben bildet mit der Kolbenbohrung des Gehäuses einen Druckraum aus, der zur Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens mit Hydraulikmittel gefüllt ist. Der Druckraum steht über ein Rückschlagventil mit einem Hydraulikkreislauf, beispielsweise dem Motorölkreis eines Verbrennungsmotors, in Verbindung, um das aus dem Druckraum entweichende Hydraulikmittel, das über ein zwischen Kolben und Spannergehäuse ausgebildeten Leckagespalt oder eine entsprechende Entlüftungsbohrung aus dem Druckraum austritt, zu ersetzen. Herkömmliche Spannvorrichtungen weisen häufig Nachstelleinrichtungen in Form von Rastmechanismen auf, die für den Spannkolben eine Blockiert- und Durchrutschrichtung definieren, wodurch ein zu tiefes Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung mittels eines Anschlags verhindert, aber eine Nachstellung des Arbeitsbereichs des Spannkolbens, beispielsweise bei einem Kettenverschleiß, ermöglicht wird.
In einer üblichen Nachstelleinrichtung für Spannvorrichtungen ist ein vorderer Bereich des Spannkolbens mit einer seitlichen Verzahnung versehen, die mit einem entsprechenden Rastelement zusammenwirkt. Dieses vorgespannte Rastelement ermöglicht ein Durchrutschen des Spannkolbens in Spannrichtung der Druckfeder und verhindert gleichzeitig bei relativ harten und kräftigen Schwingungsschlägen ein zu weites Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung des Gehäuses. Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der DE 100 14 700 A1 bekannt, bei der ein Spannkolben mit einer Sägezahnprofilierung versehen ist, in die durch einen Fensterausschnitt im Gehäuse ein Ratschenblock eingreift. Der freie Arbeitsbereich des Spannkolbens wird bei dieser Spannvorrichtung durch die axiale Bewegungsfreiheit des Ratschenblocks in dem Gehäusefenster begrenzt.
Der Spannkolben des Hydraulikspanners aus der DE 196 80 418 C1 weist mehrere axial zueinander beabstandete umlaufende Rastnuten auf, wobei auf dem Spannkolben eine Rastspange aufgeschoben ist, die in die Rastnuten eingreift. Zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens sind am Gehäuse eine untere angefaste Anschlagfläche sowie ein in der inneren Umfangsfläche der Gehäusebohrung eingelassener Anschlagring vorgesehen. Dazwischen befindet sich der freie Arbeitsbereich des Spannkolbens, in dem die Spannvorrichtung ihre Dämpfungswirkung entfalten kann.
Die Druckschrift EP 657 662 A2 zeigt eine Spannvorrichtung mit einer Blockiereinrichtung, wobei der Spannkolben an seinem Außenumfang mehrere Rastnuten aufweist, in die ein federbelasteter Rastkolben eingreift. Die Vorderfläche des Rastkolbens ist angeschrägt und kann mit dem Druck des Hydraulikmittels beaufschlagt werden, damit dieser außer Eingriff gebracht wird. Durch die Blockierstellung des Rastkolbens wird eine bestimmte Vorspannung auch während eines Motorstillstands aufrecht erhalten, trotz eines eventuellen Auslaufens des Hydraulikmittels aus dem Druckraum. Erst nach einem ausreichenden Druckaufbau im Hydraulikkreislauf und damit auch im Druckraum der Spannvorrichtung, wird der Rastkolben außer Eingriff gebracht.
Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist aus der DE 36 36 918 A1 bekannt, wobei ein aus der Kolbenbohrung des Spannergehäuses ausfahrbare Spannkolben in Spannwirkung auf die Steuerkette eines Verbrennungsmotors wirkt. Bei der ersten Inbetriebnahme der Spannvorrichtung schnappt ein auf dem Spannkolben angeordneter Arretierring in eine erste Raststellung ein, die die Einfahrbewegung des Kolbens in die Kolbenbohrung begrenzt. Beim Verschleiß des Antriebsmittels wird der Arretierring durch eine zweite Anschlagkante am Kolben in die nächste Raststellung des Spannergehäuses bewegt.
Herkömmliche Spannvorrichtungen mit Nachstelleinrichtungen zur Begrenzung der Einfahrbewegung des Spannkolbens in das Spannergehäuse sind weit verbreitet und haben sich im Einsatz gut bewährt. Dabei sind die entsprechenden Konstruktionen der Nachstelleinrichtungen zumeist relativ kompliziert aufgebaut, um eine sichere Funktion zu gewährleisten, weshalb Nachstelleinrichtungen üblicherweise neben dem relativ komplexen Aufbau eine individuelle Herstellung der notwendigen Komponenten mit engen Toleranzen, eine aufwändige Montage der Nachstelleinrichtung sowie das Vorsehen einer Transportsicherung notwendig machen.
Die Vielfalt der im Stand der Technik bekannten Spannvorrichtungen ermöglicht den Einsatz von Spannsystemen und -konzepten, die auf den jeweiligen Anwendungsfall und die Ausführungsform ausgerichtet sind. Angesichts der Nachteile der im Stand der Technik bekannten komplex aufgebauten, nachstellbaren Spannvorrichtungen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung mit einer konstruktiv einfachen Nachstelleinrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Rastelement der Nachstelleinrichtung als Rastkrone ausgebildet ist, wobei die Rastkrone einen geschlossenen Ring, mindestens zwei von dem geschlossenen Ring radial nach innen vorstehende und mit dem Rastprofil in Eingriff stehende Klemmabschnitte und mindestens zwei Haltearme aufweist, die sich von dem geschlossenen Ring entgegen der Spannrichtung in Richtung des Spannergehäuses erstrecken. Die Rastkrone ermöglicht eine sehr einfache Konstruktion der Nachstelleinrichtung ohne zusätzliche Bauteile, die einfach auf dem Spannkolben montiert werden kann. Die Nachstelleinrichtung braucht durch das als Rastkrone ausgebildete Rastelement erst bei der Endmontage am Motorblock aktiviert werden und ermöglicht dann ein sicheres Nachstellen des freien Arbeitsbereichs des Spannkolbens um ein Startklappern des Verbrennungsmotors und ein Überspringen der Kette zu vermeiden. Im Gegensatz zu den üblicherweise eingesetzten Rastklammern, die sich durch eine offene, klammerartige Ausgestaltung des Eingriffsbereichs mit dem Spannkolben oder den Anschlagprofilen im Gehäuse elastisch aufweiten lassen, um einen Eingriff mit den entsprechenden Profilen zu ermöglichen, weist die Rastkrone einen geschlossenen Ring auf, der an sich starr und unflexibel ist, so dass sowohl nach innen vorstehende Klemmabschnitte zum Eingriff in das Rastprofil des Spannkolbens als auch Haltearme vorgesehen sind, die im Betrieb mit dem Gehäuse in Wechselwirkung stehen, um ein Nachstellen des freien Arbeitsbereichs des Spannkolbens zu ermöglichen.
Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass am spannseitigen Ende des Gehäuses, bevorzugt am Außenumfang des Spannergehäuses, ein Halteprofil vorgesehen ist, wobei im Betrieb die mindestens zwei Haltearme mit dem Halteprofil im Eingriff stehen, um den freien Arbeitsweg des Spannkolbens zu begrenzen. Das Halteprofil ermöglicht in Verbindung mit den sich entgegen der Spannrichtung des Gehäuses erstreckenden Haltearmen eine selbständige Aktivierung der Nachstelleinrichtung durch das erste Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung des Gehäuses. Dabei kann auf eine Transportsicherung und ein entsprechendes Entriegeln einer Transportsicherung während der Endmontage der Spannvorrichtung im Motorblock verzichtet werden. Günstigerweise kann das Halteprofil durch einen umlaufenden oder abschnittsweise ausgebildeten Kragen am spannseitigen Ende des Spannergehäuses ausgebildet sein.
Ein radial zu der sich in Spannrichtung erstreckenden Kolbenachse vorstehender Flansch oder Flanschabschnitt ermöglicht einen sicheren Eingriff der Haltearme und kann bei der Herstellung des Gehäuses einfach vorgesehen werden. Alternativ kann das Halteprofil durch eine umlaufende oder abschnittsweise Nut am Außenumfang des spannseitigen Endes des Gehäuses ausgebildet sein. Eine solche umlaufende oder abschnittsweise Nut kann ohne zusätzliche Arbeitsschritte beim Drehen des Gehäuses oder mit nur wenig zusätzlichem Arbeitsaufwand vorgesehen werden, so dass sich die Herstellungskosten für das Gehäuse oder die Spannvorrichtung nur unwesentlich verändern. Darüber hinaus kann bei einem als einfacher Kragen oder einfache Nut ausgebildetem Halteprofil auf eine spezielle Nachbearbeitung, beispielsweise Entgraten, verzichtet werden, wodurch insbesondere gegenüber dem bei komplexen Konstruktionen notwendigen elektrochemischen Entgratungsverfahren deutliche Kosteneinsparungen möglich sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Haltearme als Federhaken ausgebildet sind, wobei die Federhaken den Außenumfang des Gehäuses am spannseitigen Ende des Gehäuses umgreifen. Die am freien Ende solcher Federhaken vorgesehenen nach innen weisenden Rastnasen können ohne zusätzliche Komponenten oder Funktionen direkt in ein entsprechendes Halteprofil eingreifen. Die Federhaken dienen dazu, den Außenumfang des Gehäuses zu umgreifen und mittels der Elastizität der Federhaken mit den Rastnasen in das Halteprofil am Gehäuse eingreifen. Diese einfache Funktion ermöglicht einfache Gehäusegeometrien ohne versteckte Kanten, Hinterschneidungen oder Einzelausschnitte. Trotzdem können im Betrieb die als Federhaken ausgebildeten Haltearme verliersicher in dem zugehörigen Halteprofil des Gehäuses gehalten werden.
Für eine möglichst sichere Funktion und einen einfachen Aufbau der Rastkrone sind mindestens drei, bevorzugt vier oder sechs, Haltearme vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des geschlossenen Rings angeordnet sind. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung und Einleitung der auf die Rastkrone einwirkenden Kräfte.
Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass die mindestens zwei nach innen vorstehenden Klemmabschnitte als Klemmlaschen ausgebildet sind, wobei die Klemmlaschen vom geschlossenen Ring in Spannrichtung vorstehen. Dabei sind diese Klemmlaschen zweckmäßigerweise gleichmäßig verteilt am Innenumfang des geschlossenen Rings angeordnet und erstrecken sich zur Längsachse hin geneigt in Spannrichtung. Die vorstehenden Klemmabschnitte ermöglichen einen federnden Eingriff mit dem Rastprofil an dem in Spannrichtung vorderen Bereich des Spannkolbens und entsprechend einen sicheren Sitz der Rastkrone auf dem Rastprofil und beim Nachstellen ein leichteres Überrutschen auf die folgende Rastrille des Rastprofils.
Aus Vereinfachungsgründen kann der geschlossene Ring der Rastkrone als ein sich radial erstreckender Ring ausgebildet sein. Ein derartig scheibenförmig ausgebildeter Ring ermöglicht eine einfache Konstruktion und Herstellung der Rastkrone mit einer sicheren Anordnung der Haltearme am Außenumfang und der Klemmabschnitte am Innenumfang des scheibenförmigen Rings.
Zur einfachen Herstellung des Rastelements kann die Rastkrone als ein Stanz-Biege-Bauteil hergestellt sein. Die Ausgestaltung als Stanz-Biege-Bauteil ermöglicht die Vermeidung zusätzlicher Nachbearbeitungsschritte und ermöglicht so die Herstellung kostengünstiger Rastelemente. Vorteilhafterweise kann dabei die Rastkrone aus einem Federstahl hergestellt sein. Dadurch wird eine federnde Ausgestaltung der Klemmabschnitte und der Haltearme erleichtert.
Eine besondere Ausführung sieht vor, dass am spannseitigen Ende des Spannergehäuses ein Anschlag vorgesehen ist, wobei im Betrieb der Anschlag beim Kontakt mit dem geschlossenen Ring der Rastkrone die Einfahrbewegung des Spannkolbens blockiert. Dieser Anschlag definiert zuverlässig das Ende des freien Arbeitswegs des Spannkolbens und verhindert eine übermäßige Belastung der Haltearme bei einem tiefen Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung durch harte und kräftige Schwingungsschläge der durch die Spannvorrichtung vorgespannten Kette.
Eine Modifikation sieht vor, dass die Spannvorrichtung als Einschraubspanner ausgebildet ist, wobei der Außendurchmesser der Rastkrone kleiner ist als der Kerndurchmesser des Einschraubgewindes auf der Außenumfläche des Gehäuses. Dadurch wird eine einfache und sichere Montage der Spannvorrichtung im Motorblock ermöglicht.
Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kettentrieb, insbesondere einen Steuerketten eines Verbrennungsmotors, mit einem Antriebskettenrad, mindestens einem Abtriebskettenrad, einer das Antriebskettenrad und das mindestens eine Abtriebskettenrad miteinander verbindenden Antriebskette und einer die Antriebskette spannenden Spannvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Durch die besondere Ausgestaltung der Spannvorrichtung kann dieser Kettentrieb trotz eines einfachen und kostengünstigen Aufbaus eine sichere Vorspannung der Antriebskette mit einer sicheren Nachstellfunktion zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens und zur Begrenzung der Einfahrbewegung ermöglichen. Entsprechend kann mit einem solchen Kettentrieb sicher ein Startklappern der Antriebskette und ein Überspringen der Antriebskette verhindert werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung aus 1,
3 eine vergrößerte Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im vormontierten Zustand,
4 eine perspektivische Ansicht der Rastkrone der Spannvorrichtung aus 1 und 2, und
5 eine perspektivische Ansicht der Rastkrone aus 3.
In 1 ist ein Kettentrieb 1 für einen Verbrennungsmotor dargestellt. Dieser als Steuerkettentrieb ausgebildete Kettentrieb 1 umfasst zwei oben liegende Antriebskettenräder 2 zum Antrieb der Nockenwellen, ein unten liegendes von der Kurbelwelle angetriebenes Antriebskettenrad 3 und eine um diese herum geführte endlose Antriebskette 4. Im Lasttrum des Kettentriebs 1 ist eine Führungsschiene 5 angeordnet, an der die Antriebskette 4 entlang gleitet. Auf dem gegenüberliegenden Leertrum des Kettentriebs 1 ist eine schwenkbar gelagerte Spannschiene 6 vorgesehen, die in der Nähe des Kurbelwellenkettenrads 3 schwenkbar gelagert ist, und die mittels einer Spannvorrichtung 7 an die Antriebskette 4 angedrückt wird, um im Betrieb den Leertrum des Kettentriebs 1 vorzuspannen. Die Spannvorrichtung 7 ist in der vorliegenden Ausführungsform in 1 als Einschraubkettenspanner ausgebildet, der in den Motorblock 8 des Verbrennungsmotors eingeschraubt ist und auf den Andrückbereich 9 der Spannschiene aufdrückt, die so mit einer vorbestimmten Kraft an die Antriebskette 4 gedrückt wird. Alternativ kann die Spannvorrichtung 7 auch als Flanschspanner ausgebildet sein, der mit entsprechenden Befestigungsmitteln an dem Motorblock 8 angeflanscht ist.
Eine vergrößerte Schnittansicht der Spannvorrichtung 7 aus 1 ist in 2 präsentiert. Diese Spannvorrichtung 7 umfasst ein Spannergehäuse 10 mit einer zylindrischen Kolbenbohrung 11, wobei in der Kolbenbohrung 11 des Gehäuses 10 ein hohlzylindrischer Spannkolben 12 angeordnet ist, der entlang seiner Längsachse A beweglich in der Kolbenbohrung 11 geführt ist. Zwischen dem hohlzylindrischen Spannkolben 12 und der Kolbenbohrung 11 des Spannergehäuses 10 ist ein Druckraum 13 ausgebildet, der über ein Rückschlagventil 14 am Boden der Kolbenbohrung 11 und einem Versorgungskanal 15 im Spannergehäuse 10 mit dem Motorölkreislauf des Verbrennungsmotors verbunden ist. Der Spannkolben 12 ist mit einer im Druckraum 13 angeordneten schraubenförmigen Druckfeder 16 in Längsrichtung vorgespannt und drückt den Spannkolben 12 in Richtung der Längsachse A gegen den Andrückbereich 9 der Spannschiene 6 und über die Spannschiene 6 gegen die Antriebskette 4, um den Kettentrieb 1 vorzuspannen. Dabei kann im hohlzylindrischen Spannkolben 12 ein Füllkörper 43 (hier nicht gezeigt) vorgesehen sein, der das Volumen des Druckraums 13 reduziert und gleichzeitig die Druckfeder 16 führt. Weiter wird die stirnseitige Entlüftungsbohrung 17 im Kopf des Spannkolbens 12 durch den Füllkörper 43 gegenüber dem mit Motoröl befüllten Druckraum 13 gedrosselt abdichtet. Dazu wird der Kopf des Füllkörpers 43 mittels der Druckfeder 16, die sich gegen das Rückschlagventil 14 am Boden der Kolbenbohrung 11 abstützt, von innen gegen das spannseitige Ende des Spannkolbens 12 gedrückt. Über die Entlüftungsbohrung 17 wird bei einer Einfahrbewegung des Spannkolbens 12 in die Kolbenbohrung 11 des Spannergehäuses 10 Motoröl zur Spannschiene 6 gefördert. Zwischen der Zylinderwandung des Spannkolbens 12 und der Kolbenbohrung 11 in dem Spannergehäuse 10 kann ein Leckagespalt 18 ausgebildet sein, durch den beim Einfahren des Spannkolbens 12 in die Kolbenbohrung 11 Motoröl aus dem Druckraum 13 entweicht. Der Leckagespalt 18 kann je nach Anforderung an das Drosselverhalten der Spannvorrichtung 7 sowie den Herstellungstoleranzen des Spannergehäuses 10 und des Spannkolbens 12 zwischen 3 und 30 μm betragen. Zwischen dem Spannkolben 12 und dem Spannergehäuse 10 kann weiter eine Ausrücksicherung 19 vorgesehen sein, die ein zu weites Ausfahren des Spannkolbens 12 aus der Kolbenbohrung 11 im Spannergehäuse 10 in der Spannrichtung zur Spannschiene 6 hin verhindern.
Die vergrößerte Schnittansicht der Spannvorrichtung 7 in 2 zeigt am Boden der Kolbenbohrung 11 einen Ventilsitz 20 zur Aufnahme des Rückschlagventils 14 sowie den Versorgungskanal 15 zum Einlass des Motoröls. Das Rückschlagventil 14 wird durch die Druckfeder 16 in den Ventilsitz 20 gedrückt und dadurch abgedichtet. Am offenen Ende der Kolbenbohrung 11 des Spannergehäuses 10 ist in Spannrichtung des Spannkolbens 12 ein umlaufender Kragen 21 vorgesehen, der von dem Spannergehäuse 10 in radialer Richtung nach außen vorsteht. Der Kragen 21 kann dabei als mehrere unterbrochen ausgebildete Abschnitte oder als ein umlaufender Flansch ausgebildet sein. Zwischen dem Kragen 21 und dem Gewindeabschnitt 22 am Außenumfang des Spannergehäuses 10 ist eine Nut 23 ausgebildet. Die Oberseite 24 des Kragens 21 in Spannrichtung des Spannkolbens 12 ist bündig mit der Stirnseite des Spannergehäuses 10 ausgebildet und zum Außenumfang 25 des Kragens 21 hin angefast, um eine Montage des Rastelements 27 in Längsrichtung zu erleichtern. An der Unterseite 26 des Kragens 21 ist eine Anschlagfläche 28 vorgesehen, die beim Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens 12 mit dem Rastelement 27 in Anschlag bringbar ist. Die Anschlagfläche 28 steht gegenüber der Nut 23 radial nach außen vor. In der Kolbenbohrung 11 des Spannergehäuses 10 ist als Teil der Ausrücksicherung 19 in dem in Spannrichtung oberen Bereich eine umlaufende Sicherungsnut 29 zur Begrenzung der Ausrückbewegung des Spannkolbens 12 vorgesehen, wobei die Sicherungsnut 29 in der Einfahrrichtung des Spannkolbens 12 konisch in die Kolbenbohrung 11 übergeht.
Der Spannkolben 12 weist an dem in Spannrichtung vorderen Ende ein Rastprofil 30 mit sägezahnförmigen Rastrillen 31 auf, wobei die Spitzen 32 der Rastrillen 31 abgeflacht sind. Der Außendurchmesser des Spannkolbens 12 an den abgeflachten Spitzen 32 des Rastprofils 30 weist den gleichen Durchmesser wie der Führungsbereich 33 des Spannkolbens 12 an dem in Spannrichtung unteren Ende des Spannkolbens 12 auf. Dies ermöglicht die Führung des Spannkolbens 12 in der Kolbenbohrung 11 auch im Bereich des Rastprofils 30 und ermöglicht so ein sehr weites Ausfahren des Spannkolbens 12. Im Bereich des offenen Endes des Spannkolbens 12 ist als Teil der Ausrücksicherung 19 an dessen Umfangsfläche eine Ringnut 34 vorgesehen, in der ein Sicherungsring 35 angeordnet ist. Bei einer sehr weiten Ausfahrbewegung des Spannkolbens 12 rutscht der Sicherungsring 35 aus der Ringnut 34 zum Teil in die Sicherungsnut 29 in der Kolbenbohrung 11 und blockiert so eine weitere Ausrückbewegung des Spannkolbens 12. Bei der folgenden Einrückbewegung des Spannkolbens 12 wird der Sicherungsring 35 über die entgegen der Spannrichtung konisch zulaufende Sicherungsnut 29 wieder vollständig in die Ringnut 34 am Spannkolben 12 gedrückt.
Das am spannseitigen Ende des Spannkolbens 12 auf dem Rastprofil 30 aufsitzende Rastelement 27 ermöglicht das schrittweise Nachstellen des freien Arbeitsbereiches des Spannkolbens 12. Dieses als Rastkrone 36 ausgebildete Rastelement 27 umfasst mehrere Haltearme 37, die den am Spannergehäuse 10 vorstehenden Kragen 21 umgreifen und in die im spannseitigen Ende des Spannergehäuses 10 ausgebildete Nut 23 eingreifen. Die Rastkrone 36 der in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Spannvorrichtung 7 ist im Detail in der perspektivischen Ansicht in 4 dargestellt. Dabei weist diese Rastkrone 36 einen durchgehenden scheibenförmigen Anschlagring 38 auf, der zur Begrenzung des freien Arbeitsbereichs an der Oberseite 24 des Kragens 21 bzw. an der offenen Stirnseite des Spannergehäuses 10 anschlägt. Am Innenumfang des Anschlagrings 38 sind mehrere Klemmabschnitte 39 zum Eingriff in das Rastprofil 30 am Spannkolben 12 vorgesehen, die hier als vier gleichmäßig am Innenumfang verteilte in Spannrichtung geneigt vorstehende Klemmlaschen 40 ausgebildet sind. Die Klemmlaschen 40 sind dabei gegenüber der axialen Spannrichtung in Richtung zur Längsachse A um ca. 5 bis 25% geneigt, um mit Vorspannung in das sägezahnartige Rastprofil 30 am Spannkolben 12 einzugreifen. Am äußeren Umfang des scheibenförmigen Anschlagrings 38 sind mehrere Haltearme 37 vorgesehen, die hier als gleichmäßig am Umfang verteilte Federhaken 41 ausgebildet sind. Die sechs Federhaken 41 sind einteilig mit dem Anschlagring 38 ausgebildet und entgegen der Spannrichtung parallel zur Längsachse A gebogen. Dadurch können die Federhaken 41 auch den an der offenen Stirnseite des Spannergehäuses 10 flanschartig umlaufenden Kragen 21 umgreifen. Die Enden der Federhaken 41 sind nochmal um 180° nach innen gebogen und bilden Rastnasen 42 aus, die in die Nut 23 am Außenumfang des Spannergehäuses 10 eingreifen und in Kontakt mit der Anschlagfläche 28 des Kragens 21 bringbar sind.
In 3 ist eine weitere erfindungsgemäße Spannvorrichtung 7 in einem vormontierten Zustand gezeigt. Der Spannkolben 12 ist auch hier längsbeweglich in der Kolbenbohrung 11 des Spannergehäuses 10 aufgenommen, wobei die Kolbenbohrung 11 und der hohlzylindrische Spannkolben 12 gemeinsam den Druckraum 13 ausbilden, der über ein Rückschlagventil 14 am Boden der Kolbenbohrung 11 und dem Versorgungskanal 15 mit dem Motorölkreislauf verbunden ist. Der Spannkolben 12 ist mittels einer schraubenförmigen Druckfeder 16 (schematisch dargestellt) in Richtung der Längsachse A vorgespannt. Im hohlzylindrischen Spannkolben 12 ist weiter ein Füllkörper 43 vorgesehen, der das Volumen des Druckraums 13 reduziert und die stirnseitige Entlüftungsbohrung 17 gegenüber dem mit dem mit dem Hydraulikmittel gefüllten Druckraum 13 abdichtet. Dazu wird der Kopf des Füllkörpers 43 durch die Druckfeder 16, die sich gegen das Rückschlagventil 14 abstützt, gegen das stirnseitige Ende des hohlzylindrischen Spannkolbens 12 gedrückt. Vor dem Außenflansch 44 des Spannergehäuses 10 ist in Spannrichtung ein Dichtungsring 45 vorgesehen, der die Spannvorrichtung 7 im endmontierten Zustand gegen den Motorblock abdichtet. In dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 7 weist der Führungsbereich 33 des Spannkolbens 12 einen größeren Außendurchmesser auf als die Spitzen 32 der Rastrillen 31 des am spannseitigen Ende des Spannkolbens 12 vorgesehenen Rastprofils 30. Das Spannergehäuse 10 ist an der offenen Stirnseite verstemmt, sodass der Führungsbereich 33 des Spannkolbens 12 nach der Vormontage nicht mehr aus der Kolbenbohrung 11 des Gehäuses 10 herauswandern kann.
Die Spannvorrichtung 7 in 3 ist mit einem Rastelement 27 versehen, das als Rastkrone 36 auf der in Spannrichtung vordersten Rastrille 31 des Rastprofils 30 sitzt. Die Haltearme 37 der Rastkrone 36 erstrecken sich entgegen der Spannrichtung in Richtung des Spannergehäuses 10 parallel zum Rastprofil 30 des Spannkolbens 12. Die Spannvorrichtung 7 in 3 ist in der Transportstellung und Einbauzustand gezeigt, bei dem der Spannkolben 12 nicht oder nur geringfügig durch die Druckfeder 16 vorgespannt ist. Bei der Endmontage wird der Spannkolben 12 zusammen mit der Rastkrone gegen die Vorspannung der hier nur schematisch dagestellten Druckfeder 16 in die Kolbenbohrung 11 des Gehäuses 10 eingeschoben. Sobald die Haltearme 37 der Rastkrone 36 den angefasten Kragen 21 an der offen Stirnseite des Spannergehäuses 10 erreichen, biegen sich die als Federhaken 41 ausgebildeten Haltearme 37 nach außen und beim weiteren Einrücken des Spannkolbens 12 rasten die nach innen vorstehenden Rastnasen 42 der Federhaken 41 in die Nut 23 am Spannergehäuse 10 hinter dem Kragen 21 ein. Dadurch erreicht die Spannvorrichtung 7 ihre Betriebsstellung.
Die für die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Spannvorrichtung 7 in 3 verwendete Rastkrone 36 ist in der perspektivischen Ansicht in 5 im Detail gezeigt. Die Rastkrone 36 weist ebenfalls einen durchgehenden scheibenförmigen Anschlagring 38 auf, der zur Begrenzung des freien Arbeitsbereichs an der Oberseite 24 des Kragens 21 bzw. an der offenen Stirnseite des Spannergehäuses 10 anschlägt. Am Innenumfang des Anschlagrings 38 sind mehrere Klemmabschnitte 39 zum Eingriff in das Rastprofil 30 am Spannkolben 12 vorgesehen, die hier als vier gleichmäßig am Innenumfang verteilte radial vorstehende Vorsprünge ausgebildet sind, um in das sägezahnartige Rastprofil 30 am Spannkolben 12 einzugreifen. Am äußeren Umfang des Anschlagrings 38 sind wieder mehrere Haltearme 37 vorgesehen, die gleichmäßig am Umfang verteilt und als Federhaken 41 ausgebildet sind. Auch diese sechs Federhaken 41 sind wieder einteilig mit dem Anschlagring 38 ausgebildet und entgegen der Spannrichtung parallel zur Längsachse A gebogen. Die Enden der Federhaken 41 sind ebenfalls nach innen gebogen und bilden Rastnasen 42 für den Kontakt mit der Anschlagfläche 28 des Kragens 21 aus.
Die in den 4 und 5 gezeigten Rastkronen 36 können in den hier gezeigten einfachen Ausführungsformen aus einem entsprechend elastischen Material, beispielsweise Federstahl, in einem einfachen Stanz-Biege-Verfahren hergestellt werden. Dazu wird zunächst die Kontur des Anschlagrings 38 mit den Klemmabschnitten 39 und den Haltearmen 37 ausgestanzt. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform sind die Klemmabschnitte 39 als Klemmlaschen 40 ausgebildet, die für eine ausreichende Klemmwirkung mit dem Rastprofil 30 am inneren Umfang des Anschlagrings 38 in Spannrichtung aufgebogen sind. Die am Außenumfang des Anschlagrings 38 vorgesehenen gleichmäßig verteilten sechs Federhaken 41 werden entgegen der Spannrichtung um 90° nach unten gebogen, wobei die Enden der Federhaken 41 zusätzlich um 180° nach innen gebogen werden, um jeweils eine Rastnase 42 auszubilden.
Wie an den 2 und 3 zu erkennen, können sowohl der Spannkolben 12 als auch das Spannergehäuse 10 rotationssymmetrisch ausgebildet und entsprechend in einer einfachen spanabhebenden Bearbeitung als Drehteil hergestellt werden. Dabei können für den Spannkolben 12 und das Spannergehäuse 10 gleiche oder zumindest ähnliche Materialien verwendet werden, beispielsweise einfache Arbeits- oder Automatenstähle, mit entsprechend ähnlichen Materialeigenschaften, wobei eine hinterschneidungsfreie und einschnittsfreie Konstruktion der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 7 zusätzliche Arbeitsschritte verhindert und die Produktionskosten minimiert.
Im Folgenden wird die Funktions- und Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung näher erläutert.
Nach der vorgelagerten Produktion des Spannkolbens 12 und des Spannergehäuses 10, beispielsweise als Drehteile, sowie der Rastkrone 36, beispielsweise als Stanz-Biege-Teil, wird bei der Vormontage der Spannvorrichtung 7 zunächst die Rastkrone 36 auf das Rastprofil 30 des Spannkolbens 12 aufgeschoben, bis die nach innen vorstehenden Klemmabschnitte 39 in die in Spannrichtung erste Rastrille 31 einrasten. Alternativ kann der Spannkolben 12 bereits mit einer vormontierten Rastkrone 36 als Baugruppe bereitgestellt werden. Anschließend wird das Rückschlagventil 14 in den Ventilsitz 20 am Boden der Kolbenbohrung 11 eingesetzt und die Druckfeder 16 auf das Rückschlagventil 14 in die Kolbenbohrung 11 positioniert. Der hohlzylindrische Spannkolben 12 wird mit dem offenen Ende auf die aus der Kolbenbohrung 11 vorstehende Druckfeder 16 gesetzt und in die Kolbenbohrung 11 gedrückt. Die Sicherung dieser Transportstellung mittels Ausrücksicherung 19 erfolgt entweder über einen Sicherungsring 35 oder über das Verstemmen des Spannergehäuses 10. In der Transportstellung ist die Rastkrone 36 auf der ersten Rastrille 31 des Rastprofils 30 positioniert, ohne dass die Haltearme 37 hinter den Kragen 21 in die Nut 23 eingreifen. Erst durch das Zusammenschieben des Spannkolbens 12 und des Spannergehäuses 10 während der Endmontage rutschen die Enden der Federhaken 41 über den Kragen 21, sodass die Rastnasen 42 in die Nut 23 eingreifen. Dadurch wird die Nachstelleinrichtung der Spannvorrichtung 7 in Betrieb gesetzt, wobei der Spannkolben 12 bei der Endmontage in eine für den Betriebsbeginn vorgesehene vollständig eingefahrene Stellung gebracht wird.
Im Betrieb der Spannvorrichtung 7 kann der Spannkolben 12 frei beweglich soweit aus der Kolbenbohrung 11 des Spannergehäuses 10 ausfahren, bis die Rastnasen 42 der nach innen gebogenen Enden der Federhaken 41 an der Anschlagfläche 28 an der Unterseite 26 des Kragens 21 anschlagen. Zur unteren Begrenzung des freien Arbeitswegs des Spannkolbens 12 schlägt der durchgehende, scheibenförmige Anschlagring 38 an die Oberseite 24 des Kragens 21 bzw. an der offenen Stirnseite des Spannergehäuses 10 an. Im Bereich des freien Arbeitswegs des Spannkolbens 12 kann der Spannkolben ungehindert in die Kolbenbohrung 11 des Spannergehäuses 10 gegen die Vorspannung der Druckfeder 16 und die Dämpfung des im Druckraum 13 vorhandenen Hydraulikmittels einfahren. Bei einer über den freien Arbeitsweg des Spannkolbens 12 hinausgehende Ausrückbewegung des Spannkolbens 12, beispielsweise bedingt durch den Verschleiß des Kettentriebs 1 oder einer Längung der Antriebskette 4, drücken die keilförmigen Rastrillen 31 des Rastprofils 30 die nach innen geneigten Klemmabschnitte 39 nach außen, sodass der Spannkolben 12 durch die Klemmabschnitte 39 in Spannrichtung hindurchrutschen kann und die Klemmabschnitte 39 in die folgende Rastrille 31 des Rastprofils 30 einrasten.
Bezugszeichenliste

1: Kettentrieb
2: Abtriebskettenräder
3: Antriebskettenrad
4: Antriebskette
5: Führungsschiene
6: Spannschiene
7: Spannvorrichtung
8: Motorblockteil
9: Andrückbereich
10: Spannergehäuse
11: Kolbenbohrung
12: Spannkolben
13: Druckraum
14: Rückschlagventil
15: Versorgungskanal
16: Druckfeder
17: Entlüftungsbohrung
18: Leckagespalt
19: Ausrücksicherung
20: Ventilsitz
21: Kragen
22: Gewindeabschnitt
23: Nut
24: Oberseite
25: Außenumfang
26: Unterseite
27: Rastelement
28: Anschlagsfläche
29: Sicherungsnut
30: Rastprofil
31: Rastrillen
32: Spitzen
33: Führungsbereich
34: Ringnut
35: Sicherungsring
36: Rastkrone
37: Haltearme
38: Anschlagring
39: Klemmabschnitt
40: Klemmlasche
41: Federhaken
42: Rastnasen
43: Füllkörper
44: Flansch
45: Dichtungsring
A: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10014700 A1 [0003]
DE 19680418 C1 [0004]
EP 657662 A2 [0005]
DE 3636918 A1 [0006]

Claims

Spannvorrichtung (7), insbesondere für eine Steuerkette eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse (10), einem in einer Kolbenbohrung (11) des Spannergehäuses (10) geführten Spannkolben (12), und einer Nachstelleinrichtung zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens (12), wobei die Nachstelleinrichtung ein Rastelement (27) und ein an dem in Spannrichtung vorderen Bereich des Spannkolbens (12) angeordnetes Rastprofil (30) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (27) als Rastkrone (36) ausgebildet ist, wobei die Rastkrone (36) einen geschlossenen Ring (38), mindestens zwei sich von dem geschlossenen Ring (38) radial nach innen vorstehende und mit dem Rastprofil (30) in Eingriff stehende Klemmabschnitte (39) und mindestens zwei Haltearme (37) aufweist, die sich von dem geschlossenen Ring (38) entgegen der Spannrichtung in Richtung des Spannergehäuses (10) erstrecken.
Spannvorrichtung (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am spannseitigen Ende des Spannergehäuses (10), bevorzugt am Außenumfang des Spannergehäuses (10), ein Halteprofil vorgesehen ist, wobei im Betrieb die mindestens zwei Haltearme (37) mit dem Halteprofil in Eingriff stehen um den freien Arbeitsweg des Spannkolbens (12) zu begrenzen.
Spannvorrichtung (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteprofil durch einen umlaufenden oder abschnittsweisen Kragen (21) am spannseitigen Ende des Spannergehäuses (10) ausgebildet ist.
Spannvorrichtung (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteprofil durch eine umlaufende oder abschnittsweise Nut (23) am Außenumfang des spannseitigen Endes des Spannergehäuses (10) ausgebildet ist.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Haltearme (37) als Federhaken (41) ausgebildet sind, wobei die Federhaken (41) den Außenumfang des Spannergehäuses (10) am spannseitigen Ende des Gehäuses (10) umgreifen.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Haltearme (37), bevorzugt vier oder sechs Haltearme (37), vorgesehen sind die gleichmäßig über den Umfang des geschlossenen Rings (38) verteilt sind.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei nach innen vorstehenden Klemmabschnitte (39) als Klemmlaschen (40) ausgebildet ist, wobei die Klemmlaschen (40) vom geschlossenen Ring (38) in Spannrichtung vorstehen.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Ring (38) der Rastkrone (36) als ein sich radial erstreckender Ring ausgebildet ist.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkrone (36) als ein Stanz-Biege-Bauteil hergestellt ist.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkrone (36) aus einem Federstahl hergestellt ist.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am spannseitigen Ende des Spannergehäuses (10) ein Anschlag (28) vorgesehen ist, wobei der Anschlag (28) im Betrieb bei einem Kontakt mit dem geschlossenen Ring (38) der Rastkrone (36) die Einfahrbewegung des Spannkolbens (12) blockiert.
Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (7) als Einschraubspanner ausgebildet ist, wobei der Außendurchmesser der Rastkrone (36) kleiner ist als der Kerndurchmesser des Einschraubgewindes auf der Außenumfangfläche des Spannergehäuses (10).
Kettentrieb (1), insbesondere ein Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem Antriebskettenrad (3), mindestens einem Abtriebskettenrad (2), einer das Antriebskettenrad (3) und das mindestens eine Abtriebskettenrad (2) miteinander verbindenden Antriebskette (4) und einer die Antriebskette (4) spannenden Spannvorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.