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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannelement für ein Konstantantriebselement, das nachstehend einfach als „Kette” bezeichnet wird, wenngleich der Begriff im vorliegenden Zusammenhang so ausgelegt werden sollte, dass er einen Riemen einschließt.
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Hydraulische Spannelemente werden häufig zum Dämpfen übermäßiger Vibrationen in der Nockenwellenantriebskette eines Motors, die gemeinhin eher als Steuerkette bezeichnet wird, verwendet. Da die Steuerkette während des Normalbetriebs einer wiederholten Drehmomentumkehr unterzogen wird, ist es bei der Spannvorrichtung bekannt, dass diese einen Ratschenmechanismus aufweist, der eine Bewegung eines die Kette spannenden Stößels nur in die Richtung zum Verstärken der Spannung in der Kette zulässt. Ratschenspannelemente dieser Art werden in
US 6,547,684 und
US 6,612,951 offenbart.
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Während des Einbaus eines solchen Ratschenspannelements muss der Stößel für das spätere Lösen nach Einbau des Spannelements am Motor voll zurückgezogen werden. Würde man den Ratschenmechanismus während des Einbaus normal arbeiten lassen, würde er den Stößel auf seinen maximalen Hub ausfahren und einen Einbau des Spannelements verhindern.
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Herkömmlicherweise ist die Steuerkette in einem Gehäuse mit einer abnehmbaren Abdeckung untergebracht, die Zugang zu dem Kettenspannelement erlaubt, während es sich an Ort und Stelle im Motor befindet. Daher ist es möglich, auf den Teil des Spannelements zuzugreifen, der sich innerhalb des Gehäuses befindet, um den Ratschenmechanismus zu lösen, nachdem er eingebaut wurde, und beide oben erwähnten Schriften des Stands der Technik enthalten Ratschenlösemechanismen, die zum Einsatz in solchen herkömmlichen Motoren geeignet sind.
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Vor nicht allzu langer Zeit wurde aber vorgeschlagen, Motorengussteile so zu bilden, dass die Kammer, in der die Steuerkette eingebaut ist, einen integralen Teil des Motorblocks und des Motorzylinderkopfs bildet und dass es keine Abdeckung gibt, die zum Freilegen der Kette oder des Kettenspannelements abgenommen werden kann.
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Die
DE 103 30 482 A1 offenbart einen Spanner vom Sperrklinken-Typ mit einem Gehäuse, das an einem Motorblock anbringbar ist. Der Spanner umfasst einen vorgespannten Plungerkolben, der von dem Gehäuse vorsteht, und eine vorgespannte Sperrklinke, deren Zähne mit den Rastzähnen des Plungerkolbens in Eingriff stehen. Weiterhin ist ein Verriegelungselement vorgesehen, dessen gabelförmiger Teil die Zähne der Sperrklinke in Eingriff mit den Rastzähnen des Plungerkolbens hält. Das Verriegelungselement kann über einen Griff entfernt werden, um den Sperrklinke freizugeben.
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Die
DE 103 52 684 A1 beschreibt ebenfalls einen Spanner vom Sperrklinken-Typ. In dieser Ausführung hindert der Eingriff eines Stoppers in einen Stift den Plungerkolben am Ausfahren.
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Ein weiterer Spanner nach Sperrklinken-Art ist aus der
DE 101 02 804 A1 bekannt. Zur Festlegung des Plungerkolbens ist ein Kolbensperrmechanismus vorgesehen, der einen hebelartigen Stiftkontaktabschnitt, ein entsprechendes Stiftfassloch sowie einen entfernbares Stiftelement aufweist.
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Weitere Ausführungen eines Spanners zum Spannen einer Steuerkette zeigen die Druckschriften
EP 1 323 950 A1 und die
JP 58-008211 A .
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Die vorliegende Erfindung soll ein Ratschenspannelement an die Hand geben, dessen Ratschenlösemechanismus bei den eingangs genannten Motoren korrekt funktioniert Erfindungsgemäß wird ein Spannelement für eine in einem Gehäuse eingeschlossene Kette an die Hand gegeben, wobei das Spannelement einen Körper zum Anbringen an der Außenseite des Gehäuses, einen Stößel, der in dem Körper gleitend eingebaut ist und bei Betrieb in das Innere des Gehäuses gedrückt wird, um einen Lauf der Kette zur Seite hin abzulenken, um die Spannung in der Kette zu verstärken, wobei der Stößel mit Ratschenzähnen gebildet ist, die mit einer Sperrklinke zusammenwirken, die an dem Körper schwenkbar angebracht ist, um eine Bewegung des Stößels nur in die Richtung zum Verstärken der Kettenspannung zuzulassen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Wirken auf die Sperrklinke vorgesehen sind, um eine Schwenkbewegung der Sperrklinke zu hemmen und dadurch eine Bewegung des Stößels während des Einbaus des Spannelements zu verhindern, wobei die Mittel von außerhalb des Gehäuses betätigt werden können, um die Sperrklinke zu lösen, nachdem das Spannelement an dem Gehäuse angebracht wurde.
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Erfindungsgemäß umfasst das Mittel zum Hemmen einer Schwenkbewegung der Sperrklinke einen Stift, der von außerhalb des Gehäuses zurückziehbar ist.
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Der Stößel kann durch eine Feder oder einen hydraulischen Druck, bevorzugter aber durch beides, in die Richtung der Kette gedrückt werden.
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Der Stift ist erfindungsgemäß so ausgelegt, dass er mittels einer Feder, die während des Einbaus durch den Stift vollständig zusammengedrückt wird, auf die Sperrklinke wirkt, wobei die Feder zum elastischen Vorspannen der Sperrklinke in Eingriff mit den Ratschenzähnen am Stößel dient, wenn der Stift zurückgezogen ist.
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Das Mittel zum Zurückziehen des Stifts umfasst einen im Körper quer zur Achse des Stifts angebrachten Querbolzen.
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Vorteilhafterweise weist der Bolzen einen eingekehlten oder eingebuchteten Schaft auf, der einen durch einen konischen Bereich mit einem Teil verringerten Durchmessers verbundenen Teil großen Durchmessers umfasst.
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Wenn das Ende des Stifts die zylindrische Fläche des Teils großen Durchmessers des Schafts berührt, wird er in die Stellung geschoben, in der er die Bewegung der Sperrklinke arretiert. Wenn der Bolzen aber zurück in den Körper getrieben wird, wird das Ende des Stifts zuerst mit dem konischen Bereich ausgerichtet, dann mit dem Teil verringerten Durchmessers des Schafts und kann sich dadurch weg von der Sperrklinke zurückziehen. Der konische Bereich ermöglicht einen allmählichen Übergang und ermöglicht bei Bedarf ein erneutes Arretieren der Sperrklinke.
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Die Verwendung eines Querbolzens bietet die Vorteile, dass er mühelos mit Hilfe von motorisch angetriebenen Montagewerkzeugen festgeschraubt werden kann und dass er visuell bestätigt, dass der Ratschenmechanismus gelöst wurde.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nun wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen weiter beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 einen Schnitt durch den vorderen Teil eines V-Motors, wobei die Schnittebene durch das Gehäuse verläuft, in dem die Steuerketten eingeschlossen sind, und
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2 einen schematischen Schnitt durch ein Ratschenspannelement der vorliegenden Erfindung.
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Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführung
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Der „V”-Motor 10 von 1 weist zwei Motorbänke 12 mit Zylindern und zwei Zylinderköpfe 14 auf. Die geteilten Ebenen, bei denen sich die Zylinderköpfe und der Zylinderblock treffen, sind mit 16 bezeichnet. Eine durch eine Riemenscheibe 18 angetriebene Nockenwelle ist in jedem Zylinderkopf 14 gelagert, um Gasaustauschventile zu betätigen. Jede Riemenscheibe 18 steht in Eingriff mit einer jeweiligen Steuerkette 20, die von der Motorkurbelwelle angetrieben wird. Die in der Zeichnung nicht dargestellte Kurbelwelle dreht um eine Achse 22.
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Um jede Steuerkette 20 auf Spannung zu halten, ist an jedem Motorblock ein bogenförmiger Schuh 30 zur Schwenkbewegung um einen Stift 32 angebracht. Das Ende jedes Schuhs 30 fern des Schwenkstifts 32 wird durch ein jeweiliges Spannelement 40, das auf der Außenseite des Gehäuses der Steuerketten 20 angeschraubt ist, hin zu dem benachbarten Lauf der Steuerkette 20 gedrückt. Das Spannelement der Erfindung, das unter Bezug auf 2 eingehender beschrieben wird, ist mittels Schrauben 42 an dem Gehäuse befestigt. Die Spannelemente 40 sind bei der gezeigten Ausführung an den Zylinderkopf-Gussteilen befestigt, können aber alternativ am Motorblock angebracht werden.
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Unter Bezug nun auf 2 weist jedes Spannelement einen Körper 41 auf, der durch eine Öffnung in dem Zylinderkopf-Gussteil in das Steuerkettengehäuse verläuft. Ein in dem Körper 41 gleitend eingebauter Stößel 44 wird durch den hydraulischen Druck in einer Kammer 46 hin zu dem Schuh 30 gedrückt, der die Steuerkette 20 spannt. Die Kammer 46 wird von einer motorbetriebenen Ölpumpe mit Öl versorgt, und eine (nicht dargestellte) Feder kann ebenfalls in der Kammer 46 angeordnet sein, um die Steuerkette 20 zu spannen, wenn der Motoröldruck niedrig ist, zum Beispiel während des ersten Motorstartens nach Einbau des Spannelements 40.
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Der Stößel 44 ist mit Ratschenzähnen 48 ausgebildet, die von einer federvorgespannten Sperrklinke 50 gegriffen werden, die an dem Körper 41 des Spannelements 40 angebracht ist. Die Sperrklinke und die Ratsche lassen eine Bewegung des Stößels 44 nur in die Richtung zu, die die Kettenspannung verstärkt, das heißt in 2 gesehen nach oben.
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Wie bisher beschrieben unterscheidet sich das Spannelement vom Prinzip her nicht von dem Spannelement, das zum Beispiel in
US 6,547,684 beschrieben wird, mit Ausnahme der Tatsache, dass das Spannelement an der Außenseite des Gehäuses der Steuerkette statt in ihm angebracht wird. Der Grund hierfür ist, dass das im Gebiet beschriebene Spannelement zum Einsatz bei einem Motor ausgelegt ist, bei dem eine Abdeckung des Steuerkettengehäuses abgenommen werden kann, um Zugang auf das Spannelement zu gestatten. Nachdem es an dem Motor mit seinem Stößel vollständig zurückgezogen angebracht wurde, bleibt daher das im Gebiet offenbarte Ratschenspannelement zugänglich, um das Lösen der Sperrklinke oder des Stößels zuzulassen, so dass das Spannelement normal funktionieren kann. Das erfindungsgemäße Spannelement dagegen ist zum Einsatz mit einem Motor ausgelegt, bei dem das die Steuerkette umschließende Gehäuse als Teil des Zylinderblocks und des Zylinderkopfs gegossen wird. Daher ist das Innere des Steuerkettengehäuses nicht zugänglich.
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Das in 2 gezeigte Spannelement ist daher so konstruiert, dass die Sperrklinke 50 der Ratsche 48 von der Außenseite des Steuerkettengehäuses gelöst werden kann. Ein in einer Bohrung 53 in dem Körper 41 geführter Stift ist in zwei Abschnitten 52a und 52b ausgebildet, die mittels einer Spiralfeder 54 voneinander getrennt sind. Das Ende des Abschnitts 52b des Stifts erstreckt sich in eine Querbohrung 56 in dem Körper 41, die einen Querbolzen 58 aufnimmt. Der Querbolzen 58 weist einen Kopf 58a, ein Schraubgewinde 58b und einen eingekehlten oder eingebuchteten Schaft auf. Insbesondere weist der Schaft einen Teil 58c großen Durchmessers auf, der durch einen konisch zulaufenden Teil 58e mit einem Teil 58d kleinen Durchmessers verbunden ist.
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Das Spannelement wird in dem in 2 gezeigten Zustand in einen Motor eingebaut. Der Querbolzen wird vom Körper abgeschraubt, so dass das Ende des Stiftabschnitts 52b auf dem Teil 58c großen Durchmessers des Schafts des Querbolzens 58 reitet. Der Stiftabschnitt 52b wird daher hin zu der Sperrklinke 50 gedrückt und drückt die Feder 54 vollständig zusammen, so dass sich ihre Windungen berühren. Dies verhindert jede Bewegung der Sperrklinke 50 und arretiert daher den Ratschenmechanismus in der gezeigten Stellung, in der der Stößel 44 vollständig zurückgezogen ist.
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Nach Anbringen des Spannelements an dem Motor mittels der Schrauben 42 (in der Schnittebene von 2 nicht sichtbar), wird der Querbolzen 58 vollständig eingeschraubt. Dabei gleitet der Stiftabschnitt 52b allmählich den konischen Abschnitt 58e hinunter, bis er an dem Teil 58d verringerten Durchmessers des Schafts des Bolzens 58 ruht. Wenn sich der Stiftabschnitt 52b weg von der Sperrklinke 50 bewegt, erlaubt dies den Windungen der Feder 54, sich voneinander zu trennen, so dass die Feder 54 jetzt normal funktioniert, um die Sperrklinke 50 wie dargestellt im Uhrzeigersinn vorzuspannen. Wenn der Stößel jetzt durch den hydraulischen Druck und/oder die Feder in der Kammer 46 nach außen geschoben wird, kann die Sperrklinke 50 gegen die Wirkung der Feder 54 gegen den Uhrzeigersinn schwenken, um eine Bewegung des Stößels 44 zuzulassen. Die Bewegung des Stößels in entgegengesetzte Richtung wird dagegen durch die Sperrklinke 50 verhindert. Auf diese Weise wird die Steuerkette gespannt und die Spannung wird selbst während einer Umkehr des durch die Kette übertragenen Drehmoments gehalten.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass die Köpfe 58a der Bolzen 58 von der Vorderseite des Motors sichtbar und mühelos zugänglich sind. Die Tatsache, dass sie mühelos zugänglich sind, vereinfacht die Montage, und die erhebliche Große des Kopfes 58a macht die Aufgabe des Anziehens des Bolzens 58 mit Hilfe von Schraubenschlüsseln einer herkömmlicherweise an einem Montageband vorhandenen Größe einfacher. Die Tatsache, dass die Bolzen auch sichtbar sind, bietet eine einfache visuelle Bestätigung, dass die Ratschenspannelemente gelöst wurden.