DE19713824A1 - Ketten- oder Riemenspanner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Spanneinrichtungen für Steuerketten und lastübertra­ gende Ketten in Kraftfahrzeugen, insbesondere einen Kettenspanner mit integrier­ tem Gehäuse und Arm.

Kettenspanner, auch hydraulische Kettenspanner, dienen zur Kraftübertragung. Dabei laufen die Ketten auf mehreren Kettenrädern. Dabei soll eine bestimmte Spannung aufrechterhalten werden, um Geräuschbildung, Schlupf oder Kettensprin­ gen zu vermeiden. Gerade das Kettenspringen ist insbesondere dort von Bedeutung, wo es sich um die Nockenwellenantriebe von Brennkraftmaschinen handelt, da dann die Ventilsteuerzeiten verändert werden und damit der Motor ausfällt oder Schaden erleidet. Infolge der harten Betriebsbedingungen von Motoren kann sich die Ketten­ spannung zwischen sehr hohen und niedrigen Werten verändern, da hohe Tempera­ turunterschiede auftreten und erhebliche Unterschiede hinsichtlich der linearen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Bauteile, auch der Kette und dem Spanner bestehen. Die Kettenspannung leidet auch bei Verschleiß und Drehschwin­ gungen führen ebenfalls zu beträchtlichen Änderungen der Kettenspannung. Dies äußert sich in einer Längung der Kette, wie sie von der Kettensteifigkeit bestimmt ist.

Hydraulische Kettenspanner haben für gewöhnlich einen in einer Kammer ver­ schiebbaren Kolben, der von einer Feder nach außen gedrückt wird und die Ketten­ spannung herbeiführt. Ein Hebel, Arm oder Schuh ist oft am Ende des Kolbens be­ festigt, um die Kettenspannung zu unterstützen. Die Kammer wird mit Druckmittel von einer Ölpumpe o. ä. unter Druck gesetzt, so daß der Kolben auch vom hydrauli­ schen Druck beaufschlagt ist.

Schiebt sich der Kolben in umgekehrter Richtung von der Kette weg, so dros­ selt ein Rückschlagventil den Austritt des Druckmittels aus der Kammer. So erzielt der Spanner eine sogenannte Nicht-Umkehr-Funktion, d. h. Bewegungen in der einen Richtung (nach außen) sind leicht möglich, jedoch schwierig im umgekehrten Sinn (nach innen).

Ein Beispiel für einen derartigen Kettenspanner ist in dem U.S. Patent 5,318,482 erläutert. Dabei sind jedoch der hydraulische Spanner und der Schwenk­ hebel vollständig getrennte Bauteile und der Spanner liegt rechtwinklig zum Ketten­ lauf.

Ein weiteres Beispiel findet sich in U.S. 5,314,388.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Spanneinrich­ tung für eine Kette o. ä. zu schaffen, bei der das Gehäuse mit dem Spannarm inte­ griert ist. Ferner soll die Spanneinrichtung einfacher aufgebaut und leicht eingebaut werden, insbesondere, wenn wenig Raum zur Verfügung steht.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß mit dem Kettenspanner gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Weiterbildungen der Erfindung erge­ ben sich aus den Unteransprüchen.

So zeichnet sich der erfindungsgemäße Kettenspanner durch eine integrierte Bauweise aus. Das Gehäuse besitzt auch ein Arbeitsmittelreservoir für Arbeitsmit­ tel. Außerdem liegt die Spanneinrichtung im wesentlichen parallel zum Spannarm und zur Kette. Damit erhält man eine einfachere Bauweise und einen einfacheren Einbau.

Der Spannarm ist an einem Bolzen schwenkbar gelagert und mit dem Span­ nergehäuse über ein Verbindungsteil verbunden.

Über ein Rückschlagventil ist eine Strömung aus dem Reservoir in die Kol­ benbohrung möglich, nicht jedoch zurück zum Reservoir. Der in der Bohrung ver­ schiebbare Kolben wird vom Druck des Arbeitsmittels nach außen gedrückt und gerät an einen gehäusefesten Anschlag, so daß sich das Spannergehäuse und der Spannarm verdrehen.

In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt das Gehäuse eine Öffnung, durch die Arbeitsmittel in das Reservoir strömt. Das Gehäuse kann auch mit einer Auffangplatte für Arbeitsmittel versehen sein, das in die Öffnung des Gehäuses ein­ gesetzt ist, um das Arbeitsmittel im Reservoir zu halten.

Der erfindungsgemäße Kettenspanner arbeitet wie folgt: Er ist neben der Kette am Schwenkbolzen schwenkbar gelagert. Der Kolben wird mit einer Feder nach außen gedrückt und damit wird Arbeitsmittel aus dem Reservoir in die Gehäuseboh­ rung gesaugt. Die kombinierte Wirkung der Feder und des Arbeitsmitteldruckes drückt den Kolben auf den Anschlag, so daß sich der Kettenspanner um den Schwenkbolzen weg vom Anschlag verschwenkt. Diese Drehbewegung bringt den Spannarm nach oben an die zu spannende Kette.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt der erfindungsgemäßen Kettenspanner-Ausführung;

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 im Spannzustand der Kette;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1 und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Auffangplatte für den Kettenspanner der Fig. 1.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darge­ stellt. Der Kettenspanner 10 in Fig. 1 spannt die Kette 2, wobei gegebenenfalls eine Kraft auf die Kette ausgeübt wird, um deren Spannung einzuhalten, wie dies Fig. 2 zeigt.

Der Kettenspanner 10 besteht aus einem Gehäuse 11, einem Spannarm 12 und einer hydraulischen Betätigung 14, die alle ein einziges Bauteil bilden.

Das Gehäuse und der Spannerarm bestehen aus Nylon, Aluminium oder Stahl, vorzugsweise als ein Kunststoff-Formteil aus Nylon. Der an der Kette anliegende Teil des Spannarms kann mit einem verschleißfesten Werkstoff versehen sein. Auch hierzu kann Kunststoff wie Nylon dienen, beispielsweise Nylon 6/6 oder PEEK (Polyesterethylen-Keton), das ebenfalls hochverschleißfest ist.

Das Gehäuse 11 besitzt eine erste Seite 16 und eine entgegengesetzt liegende zweite Seite 18. Ein erstes Ende 22 und ein zweites Ende 24 liegen zwischen den beiden Seiten einander entgegengesetzt. Vorzugsweise verbinden sich die beiden Seiten und die beiden Enden zu einem einstückigen Bauteil.

Ein Reservoir 24 ist im Gehäuse als Hohlraum ausgebildet und mit Strö­ mungsmittel, vorzugsweise Öl oder Getriebeöl, gefüllt.

Eine Bohrung 30 im Gehäuse verläuft im wesentlichen parallel zum Spannarm und der zu spannenden Kette. Im Gegensatz zu bekannten Spanneinrichtungen, bei denen der Kolben quer zum Arm angeordnet ist, eignet sich die vorliegende Einrich­ tung für den Einbau bei geringem Platzangebot, insbesondere wenn der Raum über und unter dem Kettenspanner dessen Größe begrenzt. Gemäß Fig. 3 besitzt die Spanneinrichtung 14 eine Dichtbuchse 32, einen Kolben 31, eine Stützplatte 37, eine Feder 33 und ein Rückschlagventil 35.

Die Dichtbuchse 32 ist in der Bohrung 30 dichtend befestigt. Sie kann auch mit der Bohrung integriert sein oder ist vorzugsweise ein getrenntes Bauelement. Die Dichtbuchse 32 besitzt eine Öffnung 34 für den Übertritt von Strömungsmittel aus dem Reservoir in die Bohrung. Die Dichtbuchse dichtet die Spanneinrichtung in der Bohrung ab und so wird einer Leckage entgegengewirkt.

Der Kolben 31 sitzt verschiebbar in der Dichtbuchse 32 und hat ein oberes Ende 36 mit einem Kanal 38.

Die Stützplatte 37 ist in der Dichtbuchse 32 neben dem Kanal 34 dichtend an­ geordnet und besitzt eine zentrale Bohrung 39.

Die Feder 33 liegt zwischen dem Kolben 31 und der Stützplatte 37, so daß damit der Kolben damit nach außen gegen einen Anschlag 5 gedrückt wird. Dieser ist mit einer Schraube 7 an einem Block 3 befestigt, nämlich dem Motorblock, einem Gehäuse oder einem Kettenkasten. Der Anschlag 5 kann auch am Block 3 ausgeformt sein und dient dazu, die Drehbewegung des Gehäuses 11 zu ermögli­ chen, wenn der Kolben ausfährt und am Anschlag anliegt.

So besitzt der Anschlag 5 eine Fläche 6 für das obere Ende des Kolbens, wobei vorzugsweise wenigstens ein Teil der Fläche 6 vom Kolben weg gekrümmt ist, um die Bewegung des Kolbens auf der Fläche zu erleichtern, wenn sich der Ketten­ spanner bei Verschleiß der Kette verschwenkt. Die Fläche am Anschlag kann auch einen Schlitz 8 für den Kolben 31 aufweisen, wie dies Fig. 3 zeigt. Der Schlitz ver­ hindert, daß der Kolben und damit das Gehäuse 11 in einer Richtung quer zur Ket­ tenlaufrichtung auswandert.

Das Rückschlagventil 35 liegt in der Bohrung 39 der Stützplatte 37. Damit kann Strömungsmittel aus dem Reservoir und die Bohrung 39 in den Zylinder über­ treten, jedoch nicht zurück ins Reservoir strömen.

Die Bauweise des Rückschlagventils kann an sich beliebig sein, beispielsweise wie es die U.S. Patentschriften 4,708,696; 3,896,834; 5,116,284 oder 5,277,664 er­ läutern. Auf diese Literatur wird verwiesen.

Zusätzlich kann die Spanneinrichtung 14 eine Belüftungsscheibe 40 zwischen dem oberen Ende des Kolbens und der Feder entsprechend Fig. 3 aufweisen. Über die Belüftungsscheibe kann Luft aus der Spanneinrichtung durch den Kanal 38 aus­ treten. Beispielsweise sei auf U.S. 5,346,436 hingewiesen.

Die Belüftungsscheibe 40 kann aber auch an der Rückseite des Rückschlag­ ventils angeformt sein (nicht dargestellt), so daß Luft unmittelbar zurück ins Reser­ voir 24 strömen kann.

Wie die Fig. 1, 2 und 4 zeigen, ist eine Öffnung 44 am ersten Ende des Gehäu­ ses vorgesehen, so daß Strömungsmittel hier in das Reservoir 24 eintreten kann.

Oberhalb der Öffnung 44 kann eine Kettenführung 48 vorgesehen sein, die auch dazu dienen kann, daß Arbeitsmittel durch die Öffnung des Gehäuses in das Reservoir einströmt.

Auch kann eine Auffangplatte 50 für Strömungsmittel in der Öffnung 44 ein­ gesetzt sein. Gemäß Fig. 6 besitzt die Auffangplatte 50 vier Seiten 51, 52, 53 und 54 und eine mittlere Öffnung 56, durch die Strömungsmittel in das Reservoir einströmt, während der übrige Teil der Auffangplatte dazu dient, daß Strömungsmittel durch die Öffnung nicht aus dem Reservoir ausströmt. Das auf diese Weise im Reservoir gesammelte Strömungsmittel ist für den Betrieb des Kettenspanners erforderlich.

In den Fig. 1, 2 und 6 ist die Auffangplatte trichterförmig gestaltet und öffnet sich zur Kettenführung hin. Damit wird das von der Auffangplatte gesammelte Strömungsmittel in die Zulauföffnung zum Reservoir geleitet.

Ferner können an den Seiten der Auffangplatte eine oder mehrere Taschen 57 vorgesehen sein, vorzugsweise zwei gegenüberliegende Taschen, jeweils an den vier Seiten. Diese Taschen sammeln aus dem Reservoir durch die mittlere Öffnung austretendes oder spritzendes Öl, wenn besondere Betriebsbedingungen vorliegen, wie Vibrationen oder Schräglage. Sobald normale Bedingungen herrschen, kann das in den Taschen angesammelte Öl über die Öffnung in das Reservoir zurückströmen.

Vorzugsweise ist die Auffangplatte 50 in der Öffnung 44 im Schnappsitz be­ festigt. Wie Fig. 6 zeigt, dienen hierzu mehrere Noppen 58 an den Seiten der Auf­ fangplatte, vorzugsweise zwei Noppen an zwei gegenüberliegenden Seiten.

Ferner zeigen die Fig. 1 und 2, daß der Spannarm 12 eine erste Seite 60 und eine zweite Seite 62 gegenüber und zwei Enden 64 und 66 aufweist.

Die Fläche 64 des Spannarms ist verschleißfest ausgeführt und vorzugsweise gekrümmt.

An der einen Seite 60 des Spannarms ist eine Bohrung 26 vorgesehen, durch die ein Zapfen 28 greift, so daß der Spannarm 12 nahe an der Kette schwenkbar an­ geordnet ist.

Der Spannarm 12 kann eine oder mehrere Ausnehmungen 68 zur Gewichts­ verringerung aufweisen.

Ein Verbindungsbauteil 13 verbindet das zweite Ende des Gehäuses 11 mit dem ersten Ende des Spannarms 12. Das Verbindungselement ist vorzugsweise am Spannarm und dem Gehäuse angeformt, kann aber auch als getrenntes Bauelement ausgeführt sein. Dabei liegt das Verbindungsteil gegenüber dem Mittelpunkt des Gehäuses und des Spannarms versetzt.

Die zu spannende Kette 2 läuft zwischen dem Gehäuse und dem Spannarm durch und fluchtet im wesentlichen mit dem Mittelpunkt des Gehäuses und dem Spannarm, wie die Fig. 4 und 5 zeigen. So läuft die Kette längs der Innenseite des Verbindungsteils 13.

Die Betriebsweise ist wie folgt: Entsprechend Fig. 1 ist der Kettenspanner 10 um den Bolzen 28 verschwenkbar. Die Feder 33 drückt den Kolben 31 aus der Boh­ rung 30 heraus und damit wird Arbeitsmittel aus dem Reservoir 24 in die Bohrung durch den Kanal 34 der Dichtbuchse 32 gesaugt. So drücken die Feder und der Druck des Arbeitsmittels den Kolben an den gehäusefesten Anschlag 5.

Damit dreht sich das Gehäuse 11 und der Spannarm 12 um den Bolzen 28 weg vom Anschlag 5. Diese Drehbewegung des Spannarms um den Bolzen 28 drückt den Spannarm nach oben an die zu spannende Kette. Da das Rückschlagventil 35 nur den Übertritt von Arbeitsmittel in die Spanneinrichtung zuläßt, bleibt der Ar­ beitsmitteldruck aufrechterhalten. Damit bleibt ständig der Andruck des Kolbens am Anschlag und die Kettenspannung erhalten.

Der erfindungsgemäße Kettenspanner ist besonders bei Steuerketten vorteil­ haft, bei denen die etwa horizontal liegenden Kettenräder einen kleinen Mittel­ punktsabstand haben. Selbstverständlich können die Kettenräder bei entsprechender Anpassung des Kettenspanners auch senkrecht übereinanderliegen. So kann die Öffnung für den Eintritt von Arbeitsmittel an eine andere Seite des Gehäuses gelegt werden. Auch kann die Länge des Gehäuses und des Spannarms entsprechend ange­ paßt werden.

Claims (13)

1. Kettenspanner mit einem Gehäuse (11), in dem ein Arbeitsmittelreservoir (24) und eine Bohrung (30) ausgebildet sind, mit einem Rückschlagventil (35) zur Verbindung des Reservoirs mit der Bohrung, wobei das Rückschlagventil für den Zutritt von Arbeitsmittel in das Reservoir öffnet und in Gegenrichtung sperrt und mit einem in der Bohrung verschiebbaren Kolben (31), dadurch gekennzeichnet, daß der Spannarm (12) mit dem Gehäuse (11) fest verbunden und schwenkbar (26, 28) angeordnet ist, daß ein gehäusefester Anschlag (5) vorgesehen ist, und beim Aus­ fahren des Kolbens (31) aus der Bohrung (30) der Kolben in Anlage an den An­ schlag (5) gerät und damit das Gehäuse mit dem Spannarm (12) verschwenkt wird.

2. Kettenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kol­ ben (31) in der Bohrung (30) mittels einer Dichtbuchse (32) eingesetzt ist, die eine Übertrittsbohrung (34) in das Reservoir (24) aufweist, eine Stützplatte (34) in der Dichtbuchse nahe der Öffnung (34) vorgesehen ist und das Rückschlagventil (35) in einer zentrischen Bohrung (39) der Stützplatte vorgesehen ist und zwischen dem Kolben und der Stützplatte eine Feder (33) angeordnet ist.

3. Kettenspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) am oberen Ende (36) einen Kanal (38) aufweist und eine Belüftungs­ scheibe (40) zwischen dem oberen Ende des Kolbens und der Feder (33) liegt.

4. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (11) mit dem Spannarm (12) über ein Verbindungsteil (12) verbunden ist.

5. Kettenspanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (11) und der Spannarm (12) auf gegenüberliegenden Seiten der Kette (2) vor­ gesehen sind und die Kette längs des Verbindungsteils läuft.

6. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (11) gegenüber dem Spannarm (12) eine Öffnung (44) für den Eintritt von Strömungsmittel in das Reservoir aufweist.

7. Kettenspanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung (44) des Gehäuses (11) eine Auffangplatte (40) angeordnet ist.

8. Kettenspanner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ fangplatte (50) mit einer zentralen Öffnung (56) und mehreren Taschen (57) verse­ hen ist, um aus dem Reservoir durch die mittlere Öffnung austretendes Arbeitsmittel aufzufangen.

9. Kettenspanner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangplatte (50) trichterförmig zur zentralen Öffnung (56) hin ausgebildet ist.

10. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlag (5) mit einer Fläche (6) versehen ist, an der der Kolben (31) anfährt und damit die Schwenkbewegung des Gehäuses vom Anschlag weg vermit­ telt.

11. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kette (2) zwischen dem Gehäuse (11) und dem Spannerarm (12) hindurchläuft.

12. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (31) im wesentlichen parallel zur Kettenlaufrichtung an­ geordnet ist.

13. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über die Schwenkbewegung des Gehäuses (11) die Schwenkbewegung des Spannarms (12) eingeleitet wird, und durch diese die Kette (29) gespannt wird.