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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine selbsttätige Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr zum Konstanthalten der Spannung eines Synchronriemens
oder einer Steuerkette zum Antrieb von Nockenwellen.
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STAND DER TECHNIK
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Typischerweise
wird eine selbsttätige Spannvorrichtung bei einer Kettentransmissionsvorrichtung
eingesetzt, welche einen Synchronriemen oder eine Steuerkette (nachstehend
einfach als ”die Kette” bezeichnet) aufweist,
durch welchen bzw. welche die Drehung der Brennkraftmaschine auf
Nockenwellen übertragen wird, damit die Spannung der Kette
konstant gehalten wird, durch Einwirkung ihrer Einstellkraft auf
das Leertrumm der Kette.
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Eine
bekannte selbsttätige Spannvorrichtung dieser Art weist
ein Gehäuse auf, einen Kolben, der gleitbeweglich in eine
Zylinderkammer eingeführt ist, die in dem Gehäuse
vorgesehen ist, zur Druckbeaufschlagung der Kette, und eine Rückstellfeder,
die ebenfalls in der Zylinderkammer angebracht ist, und den Kolben
nach außerhalb der Zylinderkammer vorspannt. Das Gehäuse
ist mit einem Ölzufuhrverbindungsweg versehen, der in Verbindung
mit einer Druckkammer steht, die in der Zylinder kammer hinter dem
Kolben vorgesehen ist. Ein Rückschlagventil ist an dem
Hydraulikölauslass des Ölzufuhrverbindungswegs
vorgesehen. Bei dieser Anordnung wird eine Druckbeaufschlagungskraft,
die von dem Kolben auf die Kette aufgebracht wird, durch Hydrauliköl gedämpft,
das durch den Ölzufuhrverbindungsweg in die Druckkammer
hin zugeführt wird, während die Kette durch Drücken
des Kolbens gegen die Kette unter Einwirkung der Kraft der Rückstellfeder
gespannt wird.
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Bei
einer derartigen selbsttätigen Spannvorrichtung mit Ölzufuhr
wird, wenn das Leertrumm der Kette gespannt wird, während
die Brennkraftmaschine stillsteht, entsprechend den Anhaltepositionen
der Nocken, der Kolben infolge der Belastung, die vom Leertrumm
der Kette aus einwirkt, bis zum Ende seines Hubes hineingedrückt.
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Wenn
von diesem Zustand aus die Brennkraftmaschine erneut in Betrieb
gesetzt wird, ergibt sich beim Leertrumm der Kette eine deutliche
Lose, so dass sich der Kolben schnell unter Einwirkung der Kraft
der Rückstellfeder nach außen bewegt, damit die
Kette erneut gespannt wird. Da sich zu diesem Zeitpunkt der Kolben über
eine große Entfernung bewegt, nimmt das Volumen der Druckkammer
schnell und deutlich zu, wodurch wiederum ein plötzlicher und
deutlicher Druckabfall in der Druckkammer hervorgerufen wird. Ein
derartiger starker Druckabfall führt zu einer Abtrennung
von Luft, die im Hydrauliköl gelöst ist, und/oder
zu einem Ansaugen von Außenluft in die Druckkammer, wodurch
die hydraulische Dämpfungswirkung der Spannvorrichtung
beeinträchtigt wird.
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Eine
wirksame Art und Weise zur Lösung dieses Problems besteht
darin, einen Mechanismus zur Begrenzung des Zurückziehens
des Kolbens zur Verfügung zu stellen, wie in den Patent dokumenten
1 bis 3 beschrieben. Bei der selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr, die im Patentdokument 1 beschrieben wird,
wird das Zurückziehen des Kolbens dadurch verhindert, dass
ein drehbares Zahngesperre, das auf dem Gehäuse vorgesehen
ist, mit einer Zahnstange in Eingriff versetzt wird, die auf dem
Außenumfang des Kolbens vorgesehen ist.
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Bei
der selbsttätigen Spannvorrichtung mit Ölzufuhr,
die im Patentdokument 2 beschrieben wird, ist der Kolben mit einem
Gewindeloch versehen, das ein hinteres offenes Ende aufweist, und
steht eine Schraubenspindel, die auf ihrem Außenumfang
ein Außengewinde aufweist, im Gewindeeingriff mit dem Innengewinde
des Gewindelochs. Sowohl das Außengewinde der Schraubenspindel
als auch das Innengewinde des Gewindelochs weisen einen sägezahnförmigen
Axialschnitt auf. Bei dieser Anordnung wird das Zurückziehen
des Kolbens durch die Reibung verhindert, die zwischen den Kontaktoberflächen
der druckbeaufschlagten Flanken der sägezahnförmigen
Gewinde hervorgerufen wird.
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Bei
der selbsttätigen Spannvorrichtung mit Ölzufuhr,
die im Patentdokument 3 beschrieben wird, ist eine Führungsnut
im Innenumfang einer Zylinderkammer vorgesehen, die im Gehäuse
vorhanden ist, mit einem Passring, der in die Führungsnut
eingepasst ist, und sind mehrere Umfangsnuten im Außenumfang
des Kolbens vorgesehen, so dass der Passring eng in irgendeine der
Umfangsnuten eingepasst werden kann. Jede Umfangsnut weist eine
Schrägfläche und eine Eingriffsoberfläche
auf, die von dem Ende mit kleinem Durchmesser der Schrägfläche ausgeht.
Bei dieser Anordnung wird das Zurückziehen des Kolbens
durch den Eingriff des Passrings mit der Eingriffsoberfläche
verhindert.
- Patentdokument 1: JP-Gebrauchsmuster-Veröffentlichung
251627
- Patentdokument 2: JP-Patent-Veröffentlichung 37486568
- Patentdokument 3: JP-Patent-Veröffentlichung 36709118
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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VORTEIL DER ERFINDUNG
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Bei
der im Patentdokument 1 beschriebenen selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr kann sich, wenn der Kolben zu stark gegenüber
der Zylinderkammer infolge zu starker Vibrationen der Kette vorsteht,
der Kolben danach nicht ausreichend zurückziehen, wenn
danach die Brennkraftmaschinen-Drehzahl absinkt, was zum Reißen
der Kette infolge einer zu hohen mechanischen Spannung oder einer
Beschädigung des Zahngesperres führt. Da es erforderlich
ist, die Zahnstange auf dem Außenumfang des Kolbens vorzusehen,
ergeben sich auch hohe Herstellungskosten.
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Bei
der selbsttätigen Spannvorrichtung mit Ölzufuhr,
die im Patentdokument 2 beschrieben wird, tritt dann, wenn die Kette
zu stark gespannt wird, ein Schlupf zwischen den Kontaktoberflächen
der jeweiligen druckbeaufschlagten Flanken infolge dynamischer Belastungen
auf, die auf den Kolben einwirken, was ein Zurückziehen
des Kolbens ermöglicht, und daher ein zu starkes Spannen
der Kette verhindert. Die Herstellung der sägezahnförmigen
Gewindegänge ist jedoch mühsam, und daher ergeben
sich hohe Herstellungskosten, ebenso wie bei der im Patentdokument
1 beschriebenen selbsttätigen Spannvorrichtung.
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Bei
der im Patentdokument 3 beschriebenen selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr kann, wie bei der im Patent dokument 1 beschriebenen selbsttätigen
Spannvorrichtung, infolge der Tatsache, dass der Kolben nicht zurückgezogen
werden kann, die Kette zu stark gespannt werden. Weiterhin ist es mühsam,
die Umfangsnuten in dem Außenumfang des Kolbens auszubilden,
und sind daher die Herstellungskosten hoch.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer kostengünstigen selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr, welche verlässlich verhindern kann,
dass Luft in die Druckkammer eingemischt wird.
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MASSNAHMEN ZUR ERZIELUNG DES
VORTEILS
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Um
diesen Vorteil zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine
selbsttätige Spannvorrichtung mit Ölzufuhr zur
Verfügung, die ein Gehäuse aufweist, welches eine
Zylinderkammer festlegt, einen gleitbeweglich in der Zylinderkammer
angebrachten Kolben zur Druckbeaufschlagung einer Kette, eine in
der Zylinderkammer angebrachte Rückstellfeder, welche den
Kolben nach außerhalb der Zylinderkammer vorspannt, wobei
das Gehäuse mit einem Ölzufuhrverbindungsweg versehen
ist, der mit einer Druckkammer in Verbindung steht, die in der Zylinderkammer
hinter dem Kolben vorgesehen ist, und ein Rückschlagventil,
das an einem Hydraulikölauslass des Ölzufuhrverbindungsweges
vorgesehen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkammer
einen Lochabschnitt mit großem Durchmesser aufweist, der
an ihrem offenen Ende vorgesehen ist, die selbsttätige
Spannvorrichtung weiterhin einen Sprengring zum Bremsen aufweist,
der so in dem Lochabschnitt mit großem Durchmesser aufgenommen
ist, dass er sich darin bewegen kann, wobei der Sprengring mehrere
Eingriffsteile aufweist, die an einem radial inneren Abschnitt von
ihm vor gesehen sind, und schräg in einer Richtung angeordnet sind,
in welcher der Kolben von dem Gehäuse aus vorsteht, wobei
die Eingriffsteile radial innere Ränder aufweisen, die
im Eingriff mit dem Außenumfang des Kolbens stehen, wodurch
ein Zurückziehen des Kolbens begrenzt wird, und einen Anschlag,
der an einem offenen Ende des Lochabschnitts mit großem Durchmesser
vorgesehen ist, wobei der Anschlag so ausgebildet ist, dass er eine
Trennung des Sprengrings verhindert, und dazu ausgebildet ist, zusammenwirkend
mit einer geschlossenen Endoberfläche des Lochabschnitts
mit großem Durchmesser die Axialbewegung des Sprengrings
einzuschränken.
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Bei
dieser selbsttätigen Spannvorrichtung mit Ölzufuhr
wird dann, wenn die Kette gespannt wird, wenn die Brennkraftmaschine
angehalten ist, entsprechend den Anhaltepositionen der Nocken, und
eine Druckbeaufschlagungskraft auf den Kolben von der Kette aus
einwirkt, der Sprengring zum Bremsen zusammen mit dem Kolben hineingedrückt, bis
zum Anstoßen gegen das geschlossene Ende des Lochabschnitts
mit großem Durchmesser, und in dieser Position gehalten.
In diesem Zustand gelangen die Eingriffsteile des Sprengrings zum
Bremsen in Eingriff an ihren radial inneren Rändern mit
dem Außenumfang des Kolbens, wodurch der Kolben ortsfest
gehalten wird.
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Daher
bleibt das Leertrumm der Kette gespannt, obwohl seine Spannung geringfügig
abnehmen kann, so dass dann, wenn die Brennkraftmaschine danach
erneut in Betrieb gesetzt wird, das Leertrumm der Kette niemals
eine erhebliche Lose aufweist. Da der Kolben keine merkliche Bewegung nach
außen hin durchführt, sinkt darüber hinaus
der Druck in der Druckkammer nicht deutlich ab. Dies verhindert
eine Abtrennung von Luft, die in dem Hydrauliköl gelöst
ist, oder das Einsaugen von Außenluft in die Druckkammer,
wodurch verhindert wird, dass Luft in das Hydrauliköl in
der Druckkammer eingemischt wird.
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Der
Anschlag kann einen Sprengring aufweisen, der auf den Innenumfang
des Lochabschnitts mit großem Durchmesser aufgepasst ist,
oder einen Haltering, der einen radial äußeren
zylindrischen Abschnitt aufweist, der auf den Außenumfang
des Gehäuses an dessen Ende aufgepasst ist.
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Bei
der selbsttätigen Spannvorrichtung mit Ölzufuhr
gemäß der vorliegenden Erfindung könnte, wenn
die Kette oder die selbsttätige Spannvorrichtung mit Ölzufuhr
zur Wartung der Brennkraftmaschine oder von deren Teilen am Umfang
abgebaut wird, der Kolben infolge der Kraft der Rückstellfeder
nach außen gleiten, und aus dem Gehäuse herausgelangen.
Wenn der Kolben aus dem Gehäuse herausgelangt, können
innere Teile verstreut werden und verloren gehen.
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Daher
weist die Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise darüber hinaus einen radial elastisch
verformbaren Anschlagring auf, der zwischen dem geschlossenen Ende
des Lochabschnitts mit großem Durchmesser und dem Sprengring
zum Bremsen vorgesehen ist, wobei der Anschlagring um den Kolben
in einem radial aufgeweiteten Zustand aufgepasst wird, so dass er
in elastischem Kontakt mit dem zylindrischen Außenumfang des
Kolbens steht, wodurch verhindert wird, dass der Anschlagring aus
dem Lochabschnitt mit großem Durchmesser herausgelangt,
durch Anstoßen der Eingriffsteile des Sprengrings zum Bremsen,
wobei der Kolben eine ringförmige Haltenut aufweist, die
im Außenumfang seines hinteren Endabschnitts vorgesehen
ist, in welche der Anschlagring dadurch in Eingriff bringbar ist,
dass er in Radialrichtung zusammen gedrückt wird, wodurch
eine Trennung des Kolbens verhindert wird.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung stößt, wenn die Spannung
des Leertrumms der Kette zunimmt, wenn die Brennkraftmaschine angehalten wird,
der Sprengring zum Bremsen gegen das geschlossene Ende des Lochabschnitts
mit großem Durchmesser an, und wird gestoppt. In diesem
Zustand wird, da die Eingriffsteile des Sprengrings zum Bremsen
in Eingriff an ihren radial inneren Rändern mit dem Außenumfang
des Kolbens gelangen, der Kolben ebenfalls gestoppt gehalten. Auf
diese Weise wird der Kolben niemals über das erforderliche
Ausmaß hinaus nach innen gedrückt, so dass die
Spannung der Kette innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten
wird.
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Wenn
dann die Brennkraftmaschine wieder in Betrieb gesetzt wird, tritt
beim Leertrumm der Kette niemals eine beträchtliche Lose
auf. Da sich der Kolben nach außen nur über eine
kurze Entfernung bewegt, sinkt darüber hinaus der Druck
in der Druckkammer nie deutlich ab, wodurch verlässlich
verhindert wird, dass Luft in das Hydrauliköl in der Druckkammer
eingemischt wird.
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Die
Anordnung, welche das Loch mit großem Durchmesser und den
Sprengring zum Bremsen aufweist, der Eingriffsteile hat, und in
dem Loch mit großem Durchmesser angebracht ist, ist einfach
aufgebaut. Es ist keine Bearbeitung auf dem Außenumfang des
Kolbens erforderlich. Daher wird die selbsttätige Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr gemäß der vorliegenden Erfindung
kostengünstig bereitgestellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vertikalschnittansicht von vorn einer selbsttätigen
Spannvorrichtung mit Ölzufuhr gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der selbsttätigen
Spannvorrichtung von 1, mit einer Darstellung von
deren Abschnitt, an welchem ein Sprengring zum Bremsen angebracht
ist.
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3(I) ist eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht der selbsttätigen Spannvorrichtung von 1,
welche deren Abschnitt zeigt, an welchem der Sprengring zum Bremsen
angebracht ist; 3(II) ist eine ähnliche
Ansicht wie 3(I) und zeigt jenen Zustand,
in welchem der Kolben hineingedrückt wurde; und 3(III) ist ähnlich 3(I) und
zeigt den Zustand, in welchem der Kolben sich nach vorn bewegt hat.
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4 ist
eine Seitenansicht der rechten Seite von 1.
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5 ist
ein Diagramm, welches Bewegungsrichtungen des Kolbens in Abhängigkeit
von Brennkraftmaschinen-Betriebszuständen zeigt.
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6 ist
ein Diagramm, welches die Verstellung des Kolbens zeigt, während
die Brennkraftmaschine läuft.
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7 ist
ein Diagramm, welches Maximal- und Minimalwerte der Kraft zeigt,
die auf die selbsttätige Spannvorrichtung mit Ölzufuhr
im Betrieb der Brennkraftmaschine einwirkt.
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8 ist
ein Diagramm, welches die Axialverschiebung des Kolbens im Betrieb
der Brennkraftmaschine zeigt.
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9 ist
eine Schnittansicht einer selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
eine Schnittansicht einer selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr gemäß noch einer anderen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
eine Schnittansicht, die zeigt, wie verhindert wird, dass der Kolben
aus dem Gehäuse herausgelangt.
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12 ist
eine Schnittansicht einer selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr gemäß noch einer anderen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESTE ART UND WEISE ZUR VERWIRKLICHUNG DER
ERFINDUNG
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Nunmehr
werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt
eine Kettenspannungs-Einstellvorrichtung zur Einstellung der Spannung
einer Kette zum Antrieb von Nockenwellen. Diese Vorrichtung weist
ein Kettenrad 2 auf, das an einem Ende einer Kurbelwelle 1 angebracht
ist, Kettenräder 4, die jeweils an einem Ende
einer der Nockenwellen 3 angebracht sind, und eine Kette 5, die
um die Kettenräder 2 und 4 herum geschlungen ist.
Eine Kettenführung 6 ist am Leertrumm der Kette 5 vorgesehen.
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Bei
der Kettenführung 6 ist deren unteres Ende durch
die Welle 7 so gehaltert, dass sie sich um die Welle 7 herum
verschwenken kann. Die Kettenführung 6 wird gegen
die Kette durch eine Einstellkraft angedrückt, die auf
die Kettenführung 6 von einer selbsttätigen
Spannvorrichtung 10 mit Ölzufuhr aufgebracht wird.
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Wie
in 2 gezeigt, weist die selbsttätige Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr ein Gehäuse 11 auf. Wie
in 1 gezeigt, ist das Gehäuse 11 mit
Montageteilen 12 auf seinem Außenumfang versehen,
die mit einem Motorblock verbolzt sind. Das Gehäuse 11 legt
eine Zylinderkammer 13 fest, die eine Öffnung
an einem Ende des Gehäuses 11 aufweist. Ein Kolben 14 ist
gleitbeweglich in der Zylinderkammer 13 angebracht, und
wird nach außerhalb des Gehäuses 11 durch
eine Rückstellfeder 15 vorgespannt, die ebenfalls
in der Zylinderkammer 13 angebracht ist.
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Das
Gehäuse 11 ist mit einem Ölzufuhr-Verbindungsweg 17 versehen,
der mit einer Druckkammer 16 in Verbindung steht, die hinter
dem Kolben 14 vorgesehen ist. Ein Rückschlagventil 18 ist
an dem Hydraulikölauslass des Ölzufuhr-Verbindungsweges 17 angebracht.
Das Rückschlagventil 18 schließt den Ölzufuhr-Verbindungsweg 17,
wenn der Druck in der Druckkammer 16 den Druck des Hydrauliköls
in dem Ölzufuhr-Verbindungsweg 17 überschreitet.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, weist die Zylinderkammer 13 einen
Lochabschnitt 19 mit großem Durchmesser auf, der
an ihrem offenen Endabschnitt vorgesehen ist. In den Lochabschnitt 19 ist
ein Sprengring 20 zum Bremsen eingepasst. Ein anderer Sprengring 21 ist
in den Lochabschnitt 19 mit großem Durchmesser
an dessen offenem Ende eingepasst. Der Sprengring 21 dient
als ein Anschlag zum Verhindern eines Abtrennens des Sprengrings 20.
Der Sprengring 20 zum Bremsen ist in Axialrichtung bewegbar
innerhalb des Axialspalts δ, der zwischen dem Sprengring 21 und
der geschlossenen Endoberfläche des Lochabschnitts 19 mit
großem Durchmesser vorhanden ist.
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Der
Sprengring 20 zum Bremsen weist mehrere Eingriffsteile 20a auf
seiner radial inneren Oberfläche auf, die schräg
in jener Richtung verlaufen, in welcher der Kolben 14 vorsteht,
und deren Spitzen federelastisch gegen den Außenumfang
des Kolbens 14 gedrückt sind. Wenn eine Belastung
auf den Kolben 14 einwirkt, die den Kolben 14 in
das Gehäuse hinein zu drücken versucht, gelangen
die Eingriffsteile 20a in Eingriff mit dem Außenumfang
des Kolbens 14 an ihren Spitzen, wodurch die Rückwärtsbewegung
des Kolbens 14 unterdrückt wird.
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Als
nächstes wird der Betriebsablauf dieser selbsttätigen
Spannvorrichtung mit Ölzufuhr beschrieben. In dem Zustand
von
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1 schwankt
die Spannung der Kette 5 infolge von Schwankungen der Belastung
und der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Wenn das Leertrumm 5a der
Kette lose wird, wird der Kolben 14 aus dem Gehäuse
durch die Rückstellfeder 14 herausgedrückt,
um die Lose aufzunehmen.
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Wenn
die Spannung des Leertrumms 5a der Kette 5 zunimmt,
wirkt eine Andruckkraft auf den Kolben 14 von dem Leertrumm 5a der
Kette 5 aus ein. Diese Andruckkraft wird durch Hydrauliköl
in der Druckkammer 16 gedämpft.
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Wenn
diese Andruckkraft die elastische Kraft der Rückstellfeder 15 überschreitet,
fließt Hydrauliköl in der Druckkammer 16 durch
einen kleinen Kriechspalt, der zwischen den Gleitoberflächen
der Zylinderkammer 13 und des Kolbens 14 vorgesehen ist,
nach außen. Auf diese Weise zieht sich der Kolben 14 langsam
zurück, bis die Andruckkraft mit der elastischen Kraft
der Rückstellfeder 15 ausgeglichen ist. Die Spannung
der Kette 5 wird so konstant gehalten.
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Während
die Spannung der Kette 5 auf diese Art und Weise eingestellt
wird, bewegt sich der Sprengring 20 zum Bremsen zusammen
mit dem Kolben 14. Wenn sich die Kette 5 im Verlauf
der Zeit gelängt hat, bewegt sich der Kolben 14 nach
außerhalb des Gehäuses infolge der Kraft der Rückstellfeder 15.
Wenn sich der Kolben 14 in dieser Richtung bewegt, bewegt
sich der Sprengring 20 zum Bremsen zusammen mit dem Kolben 14,
bis er gegen den Sprengring 21 als Anschlag anstößt,
wie in 3(III) gezeigt. Dann bewegt
sich der Kolben 14 wieter in dieser Richtung, während
die Eingriffsteile 20a des Sprengrings 20 elastisch
und radial nach außen verformt werden, wodurch die Lose
der gelängten Kette 5 aufgefangen wird.
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Wenn
die Brennkraftmaschine nicht läuft, kann das Leertrumm 5a der
Kette 5 entsprechend den angehaltenen Positionen der Nocken
unter Spannung gehalten werden. In diesem Zustand wird infolge der
Tatsache, dass eine Andruckkraft von dem Leertrumm 5a der
Kette 5 auf den Kolben 14 einwirkt, der Sprengring 20 zum
Bremsen zusammen mit dem Kolben hineingedrückt, bis er
gegen die geschlossene Endoberfläche des Lochabschnitts 19 mit großem
Durchmesser anstößt, und stoppt, wie in 3(II) gezeigt ist. In diesem Zustand gelangen
die Spitzen der Eingriffsteile 20a des Sprengrings 20 zum
Bremsen in Eingriff mit dem Außenumfang des Kolbens 14,
wodurch der Kolben 14 gestoppt bleibt.
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Da
das Leertrumm 5a der Kette 5 gespannt gehalten
wird, obwohl seine Spannung in gewissem Ausmaß abnehmen
kann, zeigt daher, wenn die Brennkraftmaschine danach wieder in
Gang gesetzt wird, das Leertrumm 5a der Kette 5 niemals
eine deutliche Lose, so dass der Kolben 14 nicht wesentlich
nach außen bewegt wird, und daher der Druckabfall in der
Druckkammer 16 minimal ist. Dies verhindert eine Trennung
von Luft, die in dem Hydrauliköl der Druckkammer 16 gelöst
ist, ein Ansaugen von Außenluft in die Druckkammer 16,
oder das Mischen von Luft in das Hydrauliköl in der Druckkammer 16.
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5 zeigt
die Richtung der Axialbewegung des Kolbens 14 in Abhängigkeit
vom Zustand der Brennkraftmaschine. 6 zeigt
die erforderliche Abmessung in Axialrichtung des Spalts 6 zwischen dem
Sprengring 20 zum Bremsen und der geschlossenen Endoberfläche
des Lochabschnitts 19 mit großem Durchmesser,
wenn die Brennkraftmaschine im Zustand von 5 läuft. 7 zeigt
Maximal- und Minimalwerte der Kraft, die auf die selbsttätige Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr im Betrieb der Brennkraftmaschine einwirkt. 8 zeigt
die Axialverschiebung des Kolbens 14 im Betrieb der Brennkraftmaschine.
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Unter
den 5 bis 8 zeigt 7 als ein Beispiel,
dass die Maximalwerte der Belastung, die auf die selbsttätige
Spannvorrichtung mit Ölzufuhr im Bereich hoher Drehzahlen
und niedriger Drehzahlen einwirkt, im Wesentlichen gleich sind.
Wie in 8 gezeigt, wird jedoch der Kolben 14 etwas
deutlicher im Bereich hoher Drehzahlen als im Bereich niedriger Drehzahlen
hereingedrückt. Dies liegt daran, dass dann, wenn die Brennkraftmaschine
mit hoher Drehzahl läuft, sich die Kette 5 in
Radialrichtung von ihrer ursprünglichen Umlaufbahn infolge
der Zentrifugalkraft erweitert, und der Kolben 14 durch
das Leertrumm 5a der Kette 5 hineingedrückt
wird.
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Wenn
sich die Nockenwellen drehen, wirkt die Belastung durch die Ventilfedern
zweimal pro Umdrehung der Kurbelwelle 1 von der Kette 5 auf
die selbsttätige Spannvorrichtung mit Ölzufuhr
ein. Ihr Maximalwert ändert sich entsprechend der Brennkraftmaschinendrehzahl,
wie in 7 gezeigt. Diese Belastung nimmt zu, wenn die
Kette 5 infolge von Resonanz vibriert. Der Kolben 14 steht
vor, um derartige Vibrationen (um 3200 Umdrehungen pro Minute herum)
zu verringern.
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Der
Kolben 14 wird ebenfalls dann hineingedrückt,
wenn die Entfernung zwischen den Achsen der Kurbelwelle und der
Nockenwellen infolge einer Temperaturänderung zunimmt.
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Wenn
sich die Kette 5 im Verlauf der Zeit längt, steht
der Kolben 14 vor.
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6 zeigt
den Bereich der Verschiebung des Kolbens 14, während
die Brennkraftmaschine unter den voranstehend ge schilderten Bedingungen läuft.
Wie dargestellt, wird der Kolben innerhalb des Bereichs von a' bis
c verschoben. Durch Einstellen der Axialabmessung des Spalts 6 auf
einen Wert gleich dem Bereich von a' bis c, kann sich daher der Sprengring 20 zum
Bremsen bewegen, ohne gegen die geschlossene Endoberfläche
des Lochabschnitts 19 mit großem Durchmesser anzustoßen,
während die Brennkraftmaschine läuft, was wiederum
verhindert, wie in 7 gezeigt, dass starke Belastungen auf
den Sprengring 20 zum Bremsen einwirken.
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Wenn
sich die Kette 5 im Verlauf der Zeit längt, steht
der Kolben 15 allmählich infolge der Kraft der
Rückstellfeder 15 vor. Allerdings ist in diesem
Fall deswegen, da der Widerstand gering ist, und die Bewegungsentfernung
extrem kurz ist, kein negativer Einfluss auf die Eigenschaften der
Spannvorrichtung vorhanden.
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Im
Gegensatz hierzu wird, wenn der Kolben 14 um eine Entfernung
hineingedrückt wird, die größer ist als
die Axialabmessung des Spalts 6, infolge von Störungen,
da der Sprengring 20 zum Bremsen nicht verriegelt ist,
der Kolben 14 hineingedrückt, wenn die einwirkende
Belastung größer als der Einstellwert ist, wodurch
ein zu starkes Spannen der Kette verhindert wird.
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Wenn
die Brennkraftmaschine nicht läuft, kann in Abhängigkeit
von den Phasen der Nocken das Leertrumm 5a der Kette 5 infolge
der Einwirkung der Kraft der Ventilfedern gespannt werden, welche einige
der Nocken nach oben drücken. Im Falle einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine
befinden sich ein oder zwei der Zylinder immer im Ansaughub. Die Ventilfedern
entsprechend dem Zylinder oder den Zylindern, die sich im Ansaughub
befinden, drücken daher die entsprechenden Nocken nach
oben.
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Die
Kraft dieser Ventilfedern wird auf die Hälfte verringert,
wenn sie auf die Kette einwirkt, infolge des unterschiedlichen Radius
bei den Nocken und der entsprechenden Riemenscheibe, und kann entsprechend
dem Umschlingungswinkel der Riemenscheibe weiter verringert werden.
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Da
die Rückstellfeder 15 in der selbsttätigen Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr angebracht ist, wirkt sich die Differenz zwischen
der Spannung des Leertrumms der Kette und der Kraft der Rückstellfeder 15 als
Andruckkraft auf den Kolben 14 aus. Die Ventilfederbelastung
einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine beträgt typischerweise
maximal etwa 300 N, während die Kraft der Rückstellfeder 15 etwa
100 N beträgt, wie in 7 bei ”minimale
Belastung” gezeigt. Die Spannung der Kette, wenn die Brennkraftmaschine
nicht läuft, beträgt daher etwa 100 bis 200 N,
was bedeutet, dass eine Andruckkraft von etwa 100 N, nämlich
die Differenz zwischen der voranstehend erwähnten Spannung
der Kette und der Belastung der Rückstellfeder 15,
als eine Andruckkraft auf den Kolben 14 einwirkt. Es wird
angenommen, dass ein üblicher Sprengring in ausreichendem
Maße mit einer derartigen Andruckkraft fertig werden kann.
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Bei
der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Sprengring 21 in
den Lochabschnitt 19 mit großem Durchmesser in
der Nähe von dessen offenem Ende eingepasst, um eine Abtrennung
des Sprengrings 20 zum Bremsen zu verhindern. Stattdessen kann
jedoch, wie in 9 gezeigt, ein zylindrischer Abschnitt 22a eines
Halterings 22 auf den Außenumfang des Gehäuses 11 an
seinem Ende aufgepasst sein, und mit dem Haltering 22 in
Anlage mit der Endoberfläche des Gehäuses 11 verklemmt
sein, wodurch eine Abtrennung des Sprengrings 20 zum Bremsen
verhindert wird.
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Die 10 und 11 zeigen
eine unterschiedliche selbsttätige Spannvorrichtung mit Ölzufuhr
gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
ist, zwischen dem geschlossenen Ende des Lochabschnitts 19 mit
großem Durchmesser, der in der Zylinderkammer 13 an
ihrem offenen Ende vorgesehen ist, und dem Sprengring 20 zum Bremsen
ein radial elastisch verformbarer Anschlagring 23 um den
Kolben 14 herum im radial aufgeweiteten Zustand aufgepasst,
so dass er in elastischem Kontakt mit dem zylindrischen Außenumfang
des Kolbens 14 steht. Ein Herausgelangen des Anschlagrings 23 aus
dem Lochabschnitt 19 mit großem Durchmesser wird
dadurch verhindert, dass die Eingriffsteile 20a des Sprengrings 20 anliegen.
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In
dem geschlossenen Ende des Lochabschnitts 19 mit großem
Durchmesser ist eine Vertiefung 24 mit kleinem Durchmesser
vorgesehen, in welcher der Anschlagring 23 aufgenommen
werden kann. Eine ringförmige Haltenut 25 ist
in dem Außenumfang des Kolbens 14 an dessen hinterem
Endabschnitt vorgesehen, in welche der Anschlagring 23 eingreifen
kann, während er in Radialrichtung zusammengedrückt
wird. Die Tiefe der Haltenut 25 ist geringer als der Liniendurchmesser
des Anschlagrings 23.
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Im Übrigen
ist diese Ausführungsform ebenso ausgebildet wie die in 2 gezeigte
selbsttätige Spannvorrichtung mit Ölzufuhr. Daher
werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und
wird auf deren Beschreibung verzichtet.
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Wie
voranstehend geschildert, gelangt der Kolben 14 niemals
aus dem Gehäuse 11 heraus, durch Anbringen des
in Radialrichtung elastisch verformbaren Anschlagrings 23 zwischen
dem Sprengring 20 zum Bremsen und der geschlossenen Endoberfläche des
Lochabschnitts 19 mit großem Durchmesser so, dass
er in elastischem Kontakt mit dem zylindrischen Außenumfang
des Kolbens 14 steht, und durch Ausbildung der Haltenut 25 in
dem Außenumfang des Kolbens 14 an dessen rückwärtigem
Endabschnitt, wenn die Kette 5 oder die selbsttätige Spannvorrichtung
mit Ölzufuhr zur Wartung der Brennkraftmaschine oder von
deren Teilen am Umfang abgebaut wird.
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Beispielsweise
gleitet, wenn die selbsttätige Spannvorrichtung 10 mit Ölzufuhr
abgebaut wird, der Kolben 14 nach außen infolge
der Kraft der Rückstellfeder 15, bis der Anschlagring 23 gegen
die Eingriffsteile 20a des Sprengrings 20 zum
Bremsen anstößt. Die Eingriffsteile 20a verhindern
daher ein Abtrennen des Anschlagrings 23. Danach gleitet
nur der Kolben 14 nach außen relativ zum Anschlagring 23.
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Wenn
sich der Kolben 14 nach außen bewegt, bis die
Haltenut 25, die im Außenumfang des Kolbens 14 an
dessen hinterem Endabschnitt vorgesehen ist, in Radialrichtung dem
Anschlagring 23 gegenüberliegt, wird der Anschlagring 23 in
Radialrichtung infolge seiner Elastizität zusammengedrückt, und
in die Haltenut 25 eingepasst. In diesem Fall stößt,
wie in 11 gezeigt, der Anschlagring 23 gegen
die hintere Endoberfläche der Haltenut 25 relativ zur
Bewegungsrichtung der Nut 25 an, wodurch eine Abtrennung
des Kolbens 14 verhindert wird.
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Die
in den 2 und 10 gezeigten selbsttätigen
Spannvorrichtungen 10 mit Ölzufuhr sind beide
Spannvorrichtungen des innen angebrachten Typs, bei welchem das
Gehäuse 11 an einem Motorblock befestigt ist.
Allerdings ist die selbsttätige Spannvorrichtung 10 mit Ölzufuhr
gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diesen
Typ beschränkt, sondern kann auch vom außen angebrachten
Typ sein, bei welchem, wie in 12 gezeigt,
das Gehäuse 11 in ein Spannvorrichtungs-Montageloch 27 eingeführt
wird, das in einer Kettenabdeckung 26 vorgesehen ist, und
ein Flansch 28, der an dem hinteren Ende des Gehäuses 11 vorhanden
ist, an der Kettenabdeckung 26 durch Befestigungsbolzen 29 befestigt
wird.
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Bei
der in 12 gezeigten selbsttätigen Spannvorrichtung 10 weist
der Kolben 14 ein Druckentlastungsloch 30 auf,
das in der Nähe seines Vorderendes vorgesehen ist, und
durch welches die Druckkammer 16 in Verbindung mit der
Außenseite steht. Ein Entlastungsventil 31 ist
in dem Druckentlastungsloch 30 angebracht.
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Bei
dieser Anordnung öffnet das Entlastungsventil 31,
wenn der Kolben 14 hereingedrückt wird, und der
Druck in der Druckkammer 16 einen Einstelldruck des Entlastungsventils 31 überschreitet,
so dass der Druck in der Druckkammer nach außerhalb über
das Druckentlastungsventil 30 abgelassen wird, wodurch
wiederum ein zu starkes Spannen der Kette 5 verhindert
wird.
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Zusammenfassung
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Ein
Vorteil besteht in der Bereitstellung einer selbsttätigen
Spannvorrichtung mit Ölzufuhr, welche verlässlich
verhindern kann, dass Luft in Hydrauliköl in der Druckkammer
eingemischt wird.
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Diese
Spannvorrichtung weist ein Gehäuse (11) auf, das
eine Zylinderkammer (13) festlegt, einen Kolben (14),
der gleitbeweglich in der Zylinderkammer (13) angebracht
ist, eine Rückstellfeder (15), die in der Zylinderkammer
(13) angebracht ist, und den Kolben (14) nach
außerhalb der Zylinderkammer (13) vorspannt, wobei
das Gehäuse (11) mit einem Ölzufuhr-Verbindungsweg
(17) versehen ist, der mit einer Druckkammer (16)
in Verbindung steht, die in der Zylinderkammer hinter dem Kolben
(14) vorgesehen ist, und ein Rückschlagventil
(18), das an einem Hydraulikölauslass des Ölzufuhr-Verbindungsweges
(17) vorhanden ist. Die Zylinderkammer (13) weist
einen Lochabschnitt (19) mit großem Durchmesser
auf, der an einem offenen Ende von ihr vorgesehen ist, in welchem
ein Sprengring (20) zum Bremsen aufgenommen ist, so dass
er sich darin bewegen kann. Der Sprengring (20) weist mehrere
Eingriffsteile (20a) auf, die an einem radial inneren Abschnitt
von ihm vorgesehen sind, und in einer Richtung schräg verlaufen,
in welcher der Kolben (14) gegenüber dem Gehäuse
vorsteht. Die Eingriffsteile (20a) weisen radial innere
Ränder auf, die im Eingriff mit dem Außenumfang
des Kolbens stehen, wodurch ein Zurückziehen des Kolbens
eingeschränkt wird. Wenn eine Andruckkraft auf den Kolben
(14) von der Kette aus einwirkt, während die Brennkraftmaschine
nicht läuft, stößt der Sprengring (20)
zum Bremsen gegen die geschlossene Endoberfläche des Lochabschnitts (19)
mit großem Durchmesser an, und wird gestoppt. In diesem
Zustand wird, da die radial inneren Ränder der Eingriffsteile
(20a), die auf dem radial inneren Abschnitt des Sprengrings
(20) vorgesehen sind, in Eingriff mit dem Außenumfang
des Kolbens (14) stehen, der Kolben (14) am Zurückziehen
gehindert, wodurch die Spannung der Kette innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs gehalten wird. Dies verhindert, dass sich der Kolben (14)
in nennenswertem Ausmaß nach außen bewegt, wenn
danach die Brennkraftmaschine wieder in Gang gesetzt wird.
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- 11
- Gehäuse
- 13
- Zylinderkammer
- 14
- Kolben
- 15
- Rückstellfeder
- 16
- Druckkammer
- 17
- Ölzufuhr-Verbindungsweg
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Lochabschnitt
mit großem Durchmesser
- 20
- Sprengring
zum Bremsen
- 20a
- Eingriffsteil
- 21
- Sprengring
(Anschlag)
- 22
- Haltering
(Anschlag)
- 22a
- zylindrischer
Abschnitt
- 23
- Anschlagring
- 25
- Haltenut
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 251627 [0008]
- - JP 37486568 [0008]
- - JP 36709118 [0008]