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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spannschiene für einen
Kettentrieb, mit einem Basiskörper
und einer am Basiskörper
angebrachten Blattfeder, wobei sich die Blattfeder an zwei voneinander entfernten
Befestigungsbereichen des Basiskörpers abstützt, die
Blattfeder an dem einen Befestigungsbereich mittels eines Steckzapfens,
der eine Öffnung in
der Blattfeder durchdringt, gesichert ist, und der Steckzapfen einen
Schaft und einen Kopf aufweist.
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Eine
Anwendungsmöglichkeit
solcher Spannschienen sind die Kettentriebe an Verbrennungsmotoren.
Neben dem eigentlichen Steuerkettentrieb sind auch einige kleinere
Kettentriebe für
Nebenaggregate vorhanden. Spannschienen, die einen Basiskörper und
eine Blattfeder aufweisen, werden häufig für die kleineren Kettentrieb
zum Antreiben der Nebenaggregate eingesetzt. Der Basiskörper der Spannschiene
weist in aller Regel ein Lagerauge auf, um das er schwenkbar, z.
B. am Motorblock, anbringbar ist. Der Basiskörper kann ein- oder mehrteilig
aufgebaut sein. Oftmals wird ein Tragkörper aus einem festeren Material
verwendet, auf dem ein mit der Kette in Berührung kommender Gleitbelagkörper aufgebracht
wird. Die Blattfeder sorgt für
zusätzliche
Stabilität
und notwendige Elastizität
zur Vorspannung der Kette. Es gibt bekannte Konstruktionen, bei
denen die Blattfeder mittels eines vorstehenden Zapfens in der Nähe des Lagerauges
an einem Ende aufgeklipst wird, während das gegenüberliegende
Ende der Spannschiene sich an einem entfernten Bereich abstützt. Nachdem
im Kfz-Bereich ein sehr großer
Kostendruck vorherrscht, wird nach immer neuen Lösungen gesucht, wie die Herstellung
von Einzelteilen und die Montage der Spannschiene vereinfacht werden kann.
Insbesondere soll eine Sicherung der Blattfeder am Basiskörper erzielt
werden, die in einer unbelasteten Grundstellung (oder Transportstellung)
keine allzu großen
Kräfte
auf die Befestigungsbereiche ausübt,
obwohl eine ausreichende Sicherung der Blattfeder gegeben ist.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannschiene
der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer Festigkeit zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Kopf zumindest in Längsrichtung
der Blattfeder den Schaft seitlich überragt und die Öffnung eine
dem Durchsteckquerschnitt der Kopfform angepassten Öffnungsquerschnitt
aufweist, und ein anderer Befestigungsbereich einen die Stirnseite
und bereichsweise die Ober- und Unterseite der Blattfeder aufnehmenden
Einsteckkanal aufweist, und der Abstand der Öffnung zur vom Einsteck kanal
aufgenommenen Stirnseite der Blattfeder größer ist als der Abstand der
Stirnseite zum Kopf des Steckzapfens, wodurch in einer Grundposition der
Blattfeder die Mittellinie des Schaftes versetzt zur Mittellinie
der Öffnung
angeordnet ist.
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Unter
Grundposition ist die unbelastete Anbringung der Blattfeder am Basiskörper nach
dem Zusammenfügen
dieser beiden Bauteile gemeint, ohne dass zusätzliche Kräfte auf die Blattfeder oder den
Basiskörper
einwirken. Dieses könnte
auch als Transportstellung bezeichnet werden. Ein Vorteil dieser
Erfindung besteht darin, dass sie hauptsächlich die Elastizität der Blattfeder
ausnutzt, während
z. B. der Steckzapfen möglichst
stabil und starr ausgebildet werden kann. In der Grundposition ist
demnach die Blattfeder am Basiskörper
verriegelt, weil sich zumindest ein Teil des Kopfes über die
Blattfeder schiebt. Nur mittels eines starken Durchbiegens der Blattfeder
kann diese sowohl am Steckzapfen angeordnet als auch in den Einsteckkanal
eingeschoben werden. Nach diesem Montagevorgang entspannt sich die
Blattfeder in Abhängigkeit
von der Tiefe des Einsteckkanals und des Überstandes des Kopfes gegenüber dem
Schaft vom Steckzapfen. Bei dieser Art der Verriegelung können die
einzelnen Abmaße
auch so gewählt
werden, dass die Blattfeder in dieser Grundposition sogar vollständig oder
zumindest annähernd
spannungsfrei ist und trotzdem gegen Lösen ausreichend am Basiskörper gesichert
ist. Basiskörper
derartiger Spannschienen weisen meist eine Bogenform auf, so dass
ausreichend Platz zum Durchbiegen der Blattfeder beim Montagevorgang vorhanden
ist.
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Von
Vorteil ist es weiter, wenn gemäß einer Variante
in der Grundposition der Abstand der vom Einsteckkanal gebildeten
Grundfläche
der Blattfeder zum Schaft des Steckzapfens im Wesentlichen gleich groß ist wie
der Abstand der Öffnung
zur vom Einsteckkanal aufgenommenen Stirnseite der Blattfeder. Hierdurch
wird ein im Wesentlichen spannungsfreier bzw. -armer Zustand der
Blattfeder in der Grundposition erzielt.
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Des
Weiteren kann die Öffnung
in Längsrichtung
der Blattfeder länger
sein als quer zur Längsrichtung
und der Kopf des Steckzapfens eine Kopfform mit daran angepasstem
Durchsteckquerschnitt aufweisen. Hierdurch wird zum einen durch
eine einfache Form sichergestellt, dass sich die Spannschiene quer
zum Steckzapfen für
den Montagevorgang verschieben lässt,
aber zum anderen seitlich eine möglichst
spielarme Führung
gewährleistet
wird.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann der Kopf des Steckzapfens an der dem anderen Befestigungsbreich
abgewandten Seite, und zumindest bereichsweise an den Seitenflächen des
Steckzapfens, bündig
in den Schaft übergehen,
die Höhe
des Steckzapfens mindestens zweimal der Dicke der Blattfeder entsprechen
und die Höhe
des Schafts mindestens 1,1 mal der Dicke der Blattfeder entsprechen.
Der Kopf braucht demnach nur an der dem anderen Befestigungsbereich
zugewandten Seite über den
Schaft überzustehen,
um eine ausreichende Arretierfunktion bereitzustellen. In der Betriebsposition wird
die Blattfeder aufgrund Krafteinwirkung zum Teil sehr stark durchgebogen,
wodurch der am Steckzapfen angeordnete Endbereich der Blattfeder
sich schräg
stellt. Damit diese Schrägstellung
nicht behindert wird, ist die dem anderen Befestigungsbreich abgewandte
Seite möglichst
ohne Absätze
oder störende Übergänge zwischen
Schaft und Kopf ausgestaltet. Dieses Schrägstellen wird auch durch die
im Querschnitt größere Öffnung im
Vergleich zum Schaft des Steckzapfens begünstigt. Auch der entsprechend
gewählte
Abstand zwischen der Unterseite des Kopfes und dem Fuß des Schaftes
begünstigt dieses
Schrägstellen.
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Vorteilhafterweise
kann die Blattfeder in der Grundposition im Wesentlichen quer zum
Steckzapfen angeordnet sein und der Steckzapfen auf der Außenmantelfläche einer
Lageraugenwandung angeordnet sein. Hierdurch liegt die Öffnung in
der Grundposition möglichst
bündig
an der einen Seite des Schaftes an. Stellt sich im Betrieb das Ende
der Blattfeder quer, so begünstigt
die Außenmantelfläche der Lageraugenwandung
diese Querstellung, indem der Endbereich der Blattfeder als Tangente
an der Außenmantelfläche anliegt.
Die Anbringung des Zapfens am gegenüberliegenden Ende des Basiskörpers, also
an der ersten Befestigungsstelle, ist ebenfalls möglich.
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Eine
konstruktiv einfach herzustellende Variante, die zudem noch robust
ausgestaltet ist, sieht einen Einsteckkanal vor, der von einem quer
zur Längsrichtung
der Blattfeder vorspringenden Rasthaken gebildet ist, dessen in
Richtung des Steckzapfens vorstehende Rastnase die obere Wandung
des Einsteckkanals formt. Auch dieser Rasthaken kann starr ausgebildet
werden, da die Federwirkung für den
Rastvorgang von der Blattfeder bereitgestellt wird. Zudem lassen
sich derartige Formen insbesondere bei der Herstellung mittels Spritzgießens sehr einfach
verwirklichen.
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In
diesem Zusammenhang ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Einsteckkanal
zumindest an einer seiner Stirnseiten mit vollem Kanalquerschnitt
offen und zugänglich
ist. Für
die Herstellung eines mit einem solchen Rasthaken versehenen Basiskörpers wird
nur eine einfache Form, insbesondere Spritzgießform, benötigt. Insbesondere ist kein
zusätzlicher
Schieber zur Ausformung des Einsteckkanals erforderlich.
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Eine
weitere Ausführungsform
sieht vor, dass auf beiden Seiten seitlich am Basiskörper die Blattfeder
sichernde Stege angeordnet sind, wobei der Steg oder die Stege auf
der einen Seite in Längsrichtung
der Blattfeder versetzt zu dem Steg oder den Stegen auf der anderen
Seite angeordnet ist oder sind. Die Ausformung der Stege erfordert
auch hier, insbesondere sofern Spritzgießtechnik angewendet wird, lediglich
einfach Formen ohne zusätzliche Schieber
zum Ausgestalten der Stege.
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Günstigerweise
können
der Basiskörper
mit den Stegen und dem Steckzapfen einteilig aus dem gleichen Werkstoff
hergestellt sein. Hier eignet sich insbesondere ein Kunststoffwerkstoff,
der je nach Einsatzzweck verstärkt,
insbesondere faserverstärkt sein
kann.
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Damit
ein seitliches Herausdrehen der Blattfeder wirksamer verhindert
werden kann, ist bei einer weiteren Ausführungsform die Blattfeder an
dem anderen Befestigungsbereich mittels am Basiskörper seitlich
neben der Blattfeder angebrachte Stege gesichert.
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Spannschiene in der Grundposition in perspektivischer Darstellung,
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2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der Spannschiene aus 1 in
der Grundposition,
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des Ausschnitts III aus 2,
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4 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der Spannschiene kurz vor der
Montage der Blattfeder,
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5 eine
vergrößerte Darstellung
des Ausschnitts V aus 4,
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6 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der Spannschiene in einer Betriebs-
oder Montageposition und
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7 eine
vergrößerte Darstellung
des Ausschnitts VII aus 6.
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Die
in den Figuren dargestellte Spannschiene 1 weist einen
Basiskörper 2 aus
einem Kunststoffmaterial oder eine Blattfeder 3 aus einem
Stahlwerkstoff auf.
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Der
Basiskörper 2 ist
an einem Ende mit einem Lagerauge 4 und an seinem gegenüber liegenden
Ende mit einem Abstützbereich 5 für das vordere Ende 6 der
Blattfeder 3 versehen. Im oberen Abschnitt der Lageraugenwandung 4.1 steht
ein Steckzapfen 7 hervor. Der Steckzapfen 7 ist
an seinem freien Endbereich mit einem Kopf 8 ausgestaltet.
Sowohl der Kopf 8 als auch der Steckzapfen 7 insgesamt weisen
im Querschnitt eine längliche
Form mit abgerundeten Enden auf. Die Blattfeder 3 ist an
ihrem hinteren Ende 9 mit einer Öffnung 10 versehen.
Die Form und die Größe der Öffnung 10 entspricht
im Wesentlichen der Form und Größe des Querschnitts des
Kopfes 8. Die Öffnung 10 ist
lediglich geringfügig größer, damit
der Steckzapfen 7 zusammen mit dem Kopf 8 hindurch
steckbar ist. Die Öffnung 10 hat
demnach die Form eines Langlochs.
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Das
vordere Ende 11 des Basiskörpers 2 weist auf
beiden Seiten jeweils einen über
eine Rückseite 12 des
Basiskörpers 2 vorstehenden
Steg 13, 14 auf. Diese Stege 13, 14 verhindern
ein seitliches Weggleiten der Blattfeder 3. Die Stege 13, 14,
sind in Längsrichtung
der Blattfeder 3 gesehen, versetzt zueinander angeordnet,
wodurch sich Vorteile bei der Werkzeuggestaltung, insbesondere für das Spritzgießen, ergeben.
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Des
Weiteren ist das vordere Ende 11 mit einem vorstehenden
Rasthaken 15 ausgestaltet. Der Rasthaken 15 formt
einen in Richtung des Steckzapfens 7 weisenden Einsteckkanal 16,
wobei die obere Wandung des Einsteckkanals 16 von der vorstehenden
Rastnase 17 gebildet wird. Der Einsteckkanal 16 formt
mit seiner Grundfläche 18 eine
Anschlagfläche für die Stirnseite 19 der
Blattfeder.
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Insbesondere
aus der 2 ist zu erkennen, dass der
Abstand AÖ der
Stirnseite 19 zur Vorderkante der Öffnung 10 größer ist
als der Abstand AK der Stirnseite 19 zur
Vorderkante des Kopfes 8. Der Abstand AÖ entspricht
auch in etwa dem Abstand zwischen der Grundfläche 18 des Einsteckkanals 16 und der
Vorderkante eines Schaftes 7.1 des Einsteckzapfens 7.
Hierdurch ist sichergestellt, dass in der in den 1 und 2 dargestellten
Grundposition (keine oder lediglich leichte Vorspannung) der Blattfeder,
in der die Blattfeder 3 im Wesentlichen gerade verläuft bzw.
in einer flachen Ebene angeordnet ist, die Blattfeder 3 am
Basiskörper 2 gesichert
ist. Hierzu ist die Mittellinie MÖ der Öffnung 10 versetzt
zur Mittellinie MS des Schaftes 7.1 versetzt
angeordnet. Und zwar ungefähr
um den Betrag, um den der Kopf 8 gegenüber dem Schaft 7.1 in
Richtung vorderes Ende 11 des Basiskörpers 2 vorsteht (siehe 3).
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Der
Steckzapfen 7 ist so geformt, dass der Kopf 8 und
der Schaft 7.1 auf der dem Einsteckkanal 16 abgewandten
Seite bündig
ineinander übergehen, also
den gleichen Querschnitt aufweisen und lediglich im vorderen Bereich
der Kopf 8 gegenüber
dem Schaft 7.1 übersteht.
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Der
Einsteckkanal 16 ist auf der einen Seite (rechts in 1)
von dem Steg 13 verschlossen, während der Einsteckkanal 16 auf
der gegenüberliegenden
Seite mit seinem vollen Kanalquerschnitt offen und zugänglich ist.
Hierzu ist der Steg 14 nach hinten versetzt angeordnet.
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Die
Höhe HS des Steckzapfens 7 ist im vorliegenden
Fall 3,5 mal so hoch (also mindestens 2 mal so hoch) wie die Dicke
TB der Blattfeder 3. Die Höhe HA des Schaftes 7.1 entspricht im
vorliegenden Fall ca. 2 mal (also mindestens 1,5 mal) der Dicke
TB der Blattfeder 3.
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Insbesondere
aus den 2 und 3 ist zu
erkennen, dass sich die Blattfeder 3 der in diesen Figuren
dargestellten Grundposition im Wesentlichen senkrecht zur Achse
MS des Schaftes 7.1 erstreckt.
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Unter
Zuhilfenahme der 4 bis 7 wird im
Folgenden der Montagevorgang zum Anbringen der Blattfeder 3 am
Basiskörper
näher erläutert.
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Die
Blattfeder 3 wird über
dem Basiskörper 2 positioniert
(siehe 4 und 5), so dass die Öffnung 10 mit
dem Kopf 8 fluchtet. Der Kopf 8 wird in die Öffnung 10 eingeführt, indem
wie in 4 dargestellt ist, eine Kraft F auf die Rückseite
der Blattfeder 3 ausgeübt
wird, so dass diese sich leicht durchbiegt. Bei diesem Vorgang stützt sich
das vordere Ende 6 der Blattfeder 3 auf der Oberseite
der Rastnase 17 ab. Wird anschließend die Kraft F erhöht, biegt
sich die Blattfeder 3 weiter durch, bis die Rastnase 17 überwunden
ist und die in den 6 und 7 dargestellte
Position erreicht wird. Anschließend wird die Kraft F zurückgenommen
und es stellt sich die in den 1 bis 3 dargestellte
Grundposition ein, in der die Blattfeder 3 sich wieder
entspannt hat.
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Im
Betrieb nimmt die Blattfeder 3 jedoch die in den 6 und 7 dargestellte
Position ein. Dies geschieht entweder durch bauliche Maßnahmen,
die die Blattfeder 3 in diese Position zwängen oder
durch Aufdrücken
einer Spannvorrichtung (nicht dargestellt). Anhand der 7 ist
zu erkennen, dass die Vorderseite der Blattfeder 3 im Wesentlichen
tangential an der Wandung 4.1 anliegt. Am gegenüberliegenden
Abstützbereich 5 ergeben
sich aufgrund einer Rundung des Basiskörpers 2 ähnliche
Verhältnisse.
Aufgrund der Dimensionierung des Steckzapfens 7 sowie dessen
vorsprungsfreier Rückseite
gleitet der hintere Teil der Blattfeder an diesem entlang, ohne
dass die Öffnung 10 über den
Kopf 8 hinausspringen kann. Ein Lösen der Blattfeder 3 kann
nur erfolgen, indem die Blattfeder 3 in die andere Richtung
gebogen wird, so dass die Stirnseite 10 von dem Einsteckkanal 16 freikommt.
Erst anschließend
kann der Steckzapfen 7 aus der Öffnung 10 herausgefädelt werden.
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Für die Blattfeder 3 wird
bevorzugt ein Federstahlwerkstoff verwendet. Für den Basiskörper mit den
daran einteilig angeformten Stegen 13, 14, dem Steckzapfen 7 sowie
dem Rasthaken 15 wird ein Kunststoffwerkstoff, bevorzugt
ein faserverstärkter Kunststoffwerkstoff,
verwendet.
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Eine
derartige Spannschiene 1 wird für einen Nebenaggregatantrieb,
z. B. Ölpumpenantrieb,
an einem Verbrennungsmotor eingesetzt und spannt dort die zugehörige Antriebskette.
Hierzu ist die Spannschiene 1 an einem in das Lagerauge 4 eingreifenden
Zapfen (nicht dargestellt) am Motorblock schwenkbar gelagert.