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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Spannvorrichtung zum
Beaufschlagen einer Steuerkette oder eines Steuerriemens mit einer Spannung,
wobei die Steuerkette oder der Steuerriemen zum Antreiben einer
Nockenwelle eines Automobilmotors verwendet werden, und noch genauer gesagt
betrifft die vorliegende Erfindung eine Spannvorrichtung, die mit
einem Kolben-Anhaltemechanismus versehen ist.
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Die
3A und
3B stellen
eine herkömmliche
Spannvorrichtung dar, die zum Übertragen
einer Kraft zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines
Motors zusammen mit einer Steuerkette verwendet wird. Die Spannvorrichtung
weist einen Spannvorrichtungskörper
A und einen Kolben C auf, der durch eine Feder B gedrückt wird,
um aus dem Spannvorrichtungskörper
A nach außen
auszurücken.
Der Spannvorrichtungskörper
A weist ein darin ausgebildetes radiales Stiftloch A1 auf, und der Kolben
C weist ein ringförmiges
Anhalteloch C1 auf, das in einer Außenfläche des Kolbens C entlang dessen
Umfang ausgebildet ist. Das ringförmige Anhalteloch C1 fluchtet
mit dem Stiftloch A1, wenn der Kolben C in den Spannvorrichtungskörper A gedrückt ist, siehe
die japanische Patentoffenlegungs-Veröffentlichung
JP 07-042 804 A .
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Wenn
eine solche Spannvorrichtung an einem Motor befestigt wird, ist
der Kolben C in einem solchen Ausmaß in den Spannvorrichtungskörper A geschoben,
dass das Stiftloch A1 mit dem ringförmigen Anhalteloch C1 bzw.
der ringförmigen
Anhaltenut C1 fluchtet, und ist ein Anhaltestift S durch das Stiftloch
A1 in die Anhaltenut C1 eingesetzt, wodurch der Kolben C an dem
Spannvorrichtungskörper
A befestigt werden kann. Nachdem die Spannvorrichtung an dem Motor
befestigt ist, wird der Anhaltestift S entfernt, worauf der Kolben
C mittels der Feder B aus dem Spannvorrichtungskörper A nach außen gedrückt wird,
um gegen die Kette zu drücken
und dadurch die Kette mit einer Spannung zu beaufschlagen.
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Wenn
jedoch bei der herkömmlichen
Spannvorrichtung der Kolben C und der Spannvorrichtungskörper A mittels
des Anhaltestifts S befestigt werden, wird das vordere Ende des
Anhaltestifts S eingesetzt, bis es gegen den Boden der ringförmigen Anhaltenut
C1 des Kolbens C stößt. Der
Anhaltestift S kann den Kolben C an dem Spannvorrichtungskörper A befestigen,
jedoch kann die ringförmige
Anhaltenut C1 aufgrund der Begrenzungen hinsichtlich der Form und
des Ausmaßes
des Kolbens C nicht tief genug ausgebildet werden. Daher kann eine
ausreichende Einsetztiefe, die für
den Anhaltestift S gefordert ist, um den Anhaltestift S in einer
Betriebs- oder Anhaltestellung innerhalb der ringförmigen Anhaltenut
C1 zu halten, nicht erreicht werden.
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Daher
ist die herkömmliche
Spannvorrichtung nicht in der Lage, ein Herausrutschen des Anhaltestifts
S sicher zu verhindern. Vielmehr kann der Anhaltestift S herausfallen,
wenn er einem leichten Stoß und
Vibrationen unterworfen wird, die während des Anbaus der Spannvorrichtung
an dem Motor erzeugt werden. In einem solchen Fall ist eine unangenehme
Montagearbeit an dem Motor unvermeidbar gefordert.
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4 stellt
eine Spannvorrichtung dar, die das vorangegangene Problem vermindert
hat, wobei der Kolben C ein radiales Stiftloch C2 aufweist, das in
einem vorderen Endabschnitt des Kolbens C zum Durchgang des Anhaltestifts
S ausgebildet ist, und wobei der Spannvorrichtungskörper A ein
Stiftanhalteloch A2 und ein längliches
Stifteinsetzloch A3 aufweist, die in diametral entgegengesetzter
Beziehung in der Umfangswand eines vorderen Endabschnitts des Spannvorrichtungskörpers A
ausgebildet sind, siehe die japanische Patentoffenlegungs-Veröffentlichung
JP 08-004 861 A .
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Die
verbesserte Spannvorrichtung weist noch einen Nachteil dahingehend
auf, dass das Stifteinsetzloch A3, das Stiftloch C2 und das Stiftanhalteloch
A2 eine Herstellungsgenauigkeit erfordern, die ausreichend ist,
um ein Einsetzen des Anhaltestifts S durch diese drei Löcher A3,
C2 und A2 zu ermöglichen.
Zusätzlich
erhöht
das Fluchten dieser drei Löcher
beim Einsetzen des Anhaltestifts S die Arbeitsbelastung. Da des
weiteren beim Entfernen des Anhaltestifts S eine besondere Herauszieh-Kraft
erforderlich ist, muss der Anhaltestift S mit einem ringförmigen Ausziehabschnitt
S1 versehen werden. Daher muss der Anhaltestift S als eine exklusive
Komponente für
die Spannvorrichtung bereitgestellt werden.
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Aus
der
US 5,370,584 A ist
ebenfalls eine Spannvorrichtung mit einem Spannvorrichtungskörper, einem
in dem Spannvorrichtungskörper
in einer Zylinderkammer angeordneten Kolben, einer Kolbenfeder und
einem Kolbenanhaltemechanismus bekannt. Der Anhaltemechanismus weist
ein in dem Spannvorrichtungskörper
ausgebildetes Stiftloch und eine ringförmige Stift-Aufnahmenut auf,
die in einem Umfangsbereich des Kolbens ausgebildet ist. Des Weiteren
weist der Anhaltemechanismus einen Stift auf, der durch das Stiftloch
in die Stift-Aufnahmenut einschiebbar ist. Damit kann der Kolben
in einer Ruhestellung gesperrt werden.
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Das
Stiftloch ist im Wesentlichen tangential zum Boden der ringförmigen Stift-Aufnahmenut angeordnet
und weist eine Mittelinie auf, die sich parallel zu einer Tangente
zu dem Boden der ringförmigen Stift-Aufnahmenut
und versetzt von der Tangente zu einer offenen Seite der ringförmigen Stift-Aufnahmenut
hin erstreckt. Des Weiteren ist in der dortigen 1 erkennbar,
dass der Stift 52 im in das Stiftloch 51 eingesetzten
Zustand etwa hälftig
in die Stift-Aufnahmenut und hälftig
in das Stiftloch hineinragt. Hierdurch soll ein sicheres Sperren
des Kolbens im eingerückten
Zustand erreicht werden.
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Des
Weiteren ist aus der
FR
1 474 011 A eine weitere Spannvorrichtung bekannt. Dieses
Dokument geht hinsichtlich seines Offenbarungsgehalts in Bezug auf
die beanspruchte Lehre nicht über
die
US 5,370,584 A hinaus.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung
anzugeben, bei der eine sichere Funktion des Kolben-Anhaltemechanismus
auch nach langem Gebrauch erhalten bleibt.
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Erfindungsgemäß ist die
obige Aufgabe durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Die Spannvorrichtung weist insbesondere ein radiales Stiftloch auf,
das eine Mittellinie aufweist, die sich parallel zu einer Tangente
zu dem Boden der ringförmigen
Stift-Anhaltenut und versetzt von der Tangente zu einer offenen Seite
der ringförmigen
Stift-Anhaltenut erstreckt. Des Weiteren weist die ringförmige Stift-Anhaltenut
eine Tiefe auf, die geringfü gig
größer ist
als ein Durchmesser des Anhaltestifts.
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Bei
dieser Anordnung ist die Seitenfläche des Anhaltestifts mit dem
Boden der ringförmigen Stift-Anhaltenut
in Kontakt gehalten. Da die Länge
eines Abschnitts des Anhaltestifts, der durch das Stiftloch in den
Spannvorrichtungskörper
eingesetzt ist, größer wird
als die Länge
bei dem herkömmlichen Mechanismus,
ist die Position des eingesetzten Anhaltestifts stabilisiert, und
der Anhaltestift ist gegen ein Entfernen aufgrund der Wirkung eines
Kontaktwiderstands in seiner eingesetzten Position gehalten, welcher
zwischen der Seitenfläche
oder der Seite des Anhaltestifts und dem Boden der ringförmigen Stift-Anhaltenut
erzeugt ist.
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Es
ist bevorzugt, dass die ringförmige Stift-Anhaltenut
mit einem Rand des offenen Endes der Zylinderkammer radial fluchtet,
wenn der Anhaltestift aus der ringförmigen Stift-Anhaltenut und
dem Stiftloch entfernt ist, um eine Bewegung des Kolbens in die
Richtung zu ermöglichen,
in der er aufgrund der Kraft der Kolbenfeder aus der Zylinderkammer
ausrückt.
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Wenn
bei dieser Anordnung ein Motor, der darin die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung
eingebaut hat, arbeitet, kann ein Schmieröl aus der Zylinderkammer zur
Außenseite
der Spannvorrichtung hin entweichen oder herauslecken, während es
an der Außenfläche des
Kolbens anhaftet, und sich in der ringförmigen Stift-Anhaltenut ansammeln.
Das Schmieröl
wird wiederum von der ringförmigen Stift-Anhaltenut
zu der Gleitfläche
zwischen der Zylinderkammer und dem Kolben geleitet, um dadurch eine
ruckfreie Gleitbewegung des Kolbens zu garantieren.
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Der
Ausdruck „tangential
zu dem Boden der ringförmigen
Stift-Anhaltenut”,
der hier mit Bezug zu dem Kolben-Anhaltemechanismus der Spannvorrichtung
verwendet wird, bezieht sich auf eine tangentiale Linie, die auf
der Basis des Bodens der ringförmigen
Stift-Anhaltenut festgelegt ist, die an dem Umfang des Kolbens ausgebildet
ist.
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Des
Weiteren wird die Spannvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Kolben- Anhaltemechanismus
nicht nur im Rahmen einer hydraulischen Spannvorrichtung verwendet,
sondern sie kann auch im Rahmen einer Sperrklinkenspannvorrichtung
oder selbst im Rahmen einer kombinierten hydraulischen und Sperrklinkenspannvorrichtung
verwendet werden.
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Und
die Spannvorrichtung mit einem Kolben-Anhaltemechanismus gemäß der Erfindung kann
nicht nur eine Steuerkette oder einen Steuerriemen, die zur Durchführung eines
gesteuerten Antriebs zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle
des Motors verwendet werden, mit einer Spannung beaufschlagen. Die
Steuerkette kann eine Rollenkette und eine Zahnkette umfassen, und
der Steuerriemen kann einen Zahnriemen umfassen.
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Mit
einem – wie
oben beschrieben – einzigartigen
Mechanismus zum zeitweisen Sperren des Kolbens in einer Position
weist die Spannvorrichtung der Erfindung verschiedene Vorteile wie
folgt auf.
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Da
das in dem Spannvorrichtungskörper ausgebildete
Stiftloch im Wesentlichen tangential zu dem Boden der ringförmigen Stift-Anhaltenut
verläuft,
die in dem Kolben ausgebildet ist, ist die Seitenfläche des
Anhaltestifts in Kontakt mit dem Boden der ringförmigen Stift-Anhaltenut gehalten.
Die Länge
eines Abschnitts des Anhaltestifts, der durch das Stiftloch in den
Spannvorrichtungskörper
eingesetzt ist, ist länger
als bei dem herkömmlichen
Mechanismus, bei dem das Spitzenende des Anhaltestifts in Stoßkontakt
mit dem Boden der ringförmigen
Stift-Anhaltenut
gehalten ist. Aufgrund einer solchen größeren Einsetztiefe weist der
Anhaltestift eine relativ kurze Länge eines exponierten Abschnitts
auf und ist daher ein unbeabsichtigtes Entfernen aus der Spannvorrichtung
unwahrscheinlich, das auftreten kann, wenn der exponierte Abschnitt
während
der Montage der Spannvorrichtung relativ zum Motor durch ein umgebendes
Bauteil gegriffen wird. Daher kann der Anhaltestift den Kolben in
der eingerückten
Ruhestellung stabil halten. Zusätzlich
verhindert ein Kontaktwiderstand oder eine Reibung, der bzw. die
zwischen der Seitenfläche
des Anhaltestifts und dem Boden der ringförmigen Stift-Anhaltenut wirken,
ein Herausfallen des Anhaltestifts aus dem Kolben, und zwar selbst
wenn der Stift während
der Montage der Spannvorrichtung an dem Motor Stoßkräften oder
Vibrationen ausgesetzt ist. Des Weiteren können das Stiftloch und die
ringförmige
Stift-Anhaltenut im Vergleich zu den beispielsweise in den 3A und 3B sowie 4 gezeigten
herkömmlichen Spannvorrichtungen
einfach positioniert werden. Dies ermöglicht die Verwendung von Standard-Anhaltestiften, die
im Markt weit verbreitet sind.
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Und
zusätzlich
kann das Schmieröl
während des
Betriebs des Motors aufgrund der radialen Flucht des Rands des offenen
Endes der Zylinderkammer und der ringförmigen Stift-Anhaltenut, welche
aufgrund der Kraft der Kolbenfeder erreicht wird, wenn der Anhaltestift
entfernt ist, aus der Zylinderkammer zum Außenbereich der Spannvorrichtung
hin entweichen oder herauslecken, während es an der Umfangsfläche des
Kolbens anhaftet, und sich in der ringförmigen Stift-Anhaltenut ansammeln.
Das Schmieröl
wird wiederum von der ringförmigen Stift-Anhaltenut zu der
Kontaktfläche
zwischen dem Kolben und der Zylinderkammer zugeführt, um dadurch eine ruckfreie
Gleitbewegung des Kolbens relativ zu dem Spannvorrichtungskörper zu
ermöglichen.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung
eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigen
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1A in
einer longitudinalen Schnittansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
mit einem Kolben-Anhaltemechanismus,
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1B einen
Querschnitt entlang der Linie X-X aus 1A,
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2 in
einer 1A ähnlichen Ansicht die Spannvorrichtung
jedoch in ihrer Betriebsstellung,
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3A in
einer longitudinalen Schnittansicht eine herkömmliche Spannvorrichtung mit
einem Kolben-Anhaltemechanismus,
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3B einen
Querschnitt entlang der Linie Z-Z aus 3A und
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4 in
einer schematischen und perspektivischen Darstellung eine weitere
herkömmliche Spannvorrichtung
und einen Anhaltestift, die kombiniert verwendet werden.
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Die 1A und 1B zeigen
eine Kettenspannvorrichtung 10 mit einem Kolben-Anhaltemechanismus
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in 1A gezeigt,
ist die Spannvorrichtung 10 eine hydraulische Spannvorrichtung 10,
die aufgebaut ist, um eine geeignete Spannung einer Steuerkette
eines Automobilmotors – beides
nicht gezeigt – zu
erzeugen. Die hydraulische Spannvorrichtung 10 weist einen
Spannvorrichtungskörper 11,
der zur Montage an einer Wand des Motors angepasst ist, und einen
Kolben 12 auf, der verschiebbar in einer Zylinderkammer 11a angeordnet
ist, die innerhalb des Spannvorrichtungskörpers 11 ausgebildet
ist.
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Der
Kolben 12 weist einen darin ausgebildeten inneren hohlen
Abschnitt 12a auf. Der hohle Abschnitt 12a weist
ein Ende auf, das zu der Bodenwand der Zylinderkammer 11a hin öffnet. Eine
Kolbenfeder 13 ist in dem hohlen Abschnitt 12a aufgenommen
und wirkt zwischen dem Boden des hohlen Abschnitts 12a und
dem Boden der Zylinderkammer 11a, um den Kolben 12 in
eine Richtung zu drücken, in
der er aus der Zylinderkammer 11a ausrückt. Ein Absperrventil 14 ist
an dem Boden der Zylinderkammer 11a vorgesehen, welcher
zu dem hohlen Abschnitt 12a hin gerichtet ist. Das Absperrventil 14 arbeitet
dahingehend, dass es einen Durchgang eines Schmieröls in einer
Richtung von einer nicht gezeigten Ölzufuhrquelle zu dem hohlen
Abschnitt 12a ermöglicht,
während
es die umgekehrte Strömung
des Schmieröls
blockiert.
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Der
hohle Abschnitt 12a des Kolbens 12 ist mit dem
Schmieröl
befüllt,
das durch das Absperrventil 14 konstant zugeführt wird.
Wenn der Kolben 12 während
des Betriebs des Motors aufgrund einer von der Kette ausgeübten Kraft
in die Zylinderkammer 11a gedrückt wird, nimmt der hydraulische
Druck innerhalb des hohlen Abschnitts 12a zu, um dadurch das
Absperrventil 14 zu schließen. Das in dem hohlen Abschnitt 12a gefangene
Schmieröl
wird durch einen sehr schmalen Zwischenraum oder eine sehr schmale
Lücke zwischen
der Außenfläche des
Kolbens 12 und der Innenfläche der Zylinderkammer 11a in
den Außenbereich
der Spannvorrichtung 10 ausgelassen.
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Der
mit der Spannvorrichtung 10 in Zusammenhang stehende Kolben-Anhaltemechanismus
ist dahingehend aufgebaut, dass er den Kolben 12 mittels
eines Anhaltestifts S in einer Ruhestellung zeitweise sperrt, in
der der Kolben 12 in den Spannvorrichtungskörper 11 eingerückt ist.
Dies wird im Folgenden detailliert beschrieben.
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Der
Spannvorrichtungskörper 11 weist
ein radiales Stiftloch 11b auf, das darin für den Durchgang
des Anhaltestifts S ausgebildet ist. Das Stiftloch 11b verläuft senkrecht
zu der Achse der Zylinderkammer 11a und kommuniziert mit
der Zylinderkammer 11a. Der Kolben 12 weist eine
ringförmige
Stift-Anhaltenut 12b auf, die auf dessen Umfang zum Eingriff mit
dem Anhaltestift S ausgebildet ist.
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Wie
in 1A gezeigt, verläuft das Stiftloch 11b im
Wesentlichen tangential zu dem Boden der ringförmigen Stift-Anhaltenut 12b.
Genauer gesagt weist das Stiftloch 11b eine Mittellinie
L1 auf, die sich parallel zu einer tangentialen Linie 10 des
Bodens der ringförmigen
Stift-Anhaltenut 12b und geringfügig von der tangentialen Linie
L0 versetzt zu einer offenen Seite der ringförmigen Stift-Anhaltenut 12b erstreckt.
Die ringförmige
Stift-Anhaltenut 12b weist eine Tiefe H auf, die geringfügig größer ist
als der Durchmesser R des Anhaltestifts S, so dass die Seite bzw.
Seitenfläche
des Anhaltestifts S mit dem Boden der ringförmigen Stift-Anhaltenut 12b in
Kontakt ist, wenn der Anhaltestift S durch das Stiftloch 11b in
die ringförmige
Stift-Anhaltenut 12b eingesetzt ist. Wie in 1B gezeigt,
weist die ringförmige
Stift-Anhaltenut 12b eine Breite auf, die im Wesentlichen
gleich groß oder
geringfügig
größer ist
als der Durchmesser R des Anhaltestifts S, so dass die Seite des
Anhaltestifts S unter der Kraft der Kolbenfeder 13 in Druckkontakt
mit einer Seitenwand der ringförmigen Stift-Anhaltenut 12b gehalten
werden kann.
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Wie
in 2 gezeigt, sind des Weiteren das Stiftloch 11b und
die ringförmige
Stift-Anhaltenut 12b derart angeordnet, dass die ringförmige Stift-Anhaltenut 12b mit
einem Rand des offenen Endes der Zylinderkammer 11a radial
fluchtet, wenn der Anhaltestift S entfernt ist, um dem Kolben 12 in
Vorbereitung des Betriebs des Motors eine Betriebsstellung zu ermöglichen.
Wenn der Motor bei dieser Anordnung in Betrieb ist, kann das Schmieröl aus der
Zylinderkammer 11a zum Außenbereich der Spannvorrichtung 10 hin entweichen
oder herauslecken, während
es an der Außenfläche des
Kolbens 12 anhaftet, und sich in der ringförmigen Stift-Anhaltenut 12b ansammeln.
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Die
mit dem Kolben-Anhaltemechanismus gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ausgerüstete Spannvorrichtung 10 kann
den Kolben 12 sicher in Position gegen eine Bewegung relativ
zu dem Spannvorrichtungskörper 11 sperren.
Wenn der Anhaltestift S dabei ist, aus dem Kolben 12 herauszufallen,
wird ein Kontaktwiderstand zwischen der Seitenfläche des Anhaltestifts S und
dem Boden der ringförmigen
Stift-Anhaltenut 12b erzeugt, wodurch ein Herausrutschen
des Anhaltestifts S sicher vermieden werden kann. Zusätzlich kann
durch die Wirkung des Schmieröls,
das sich in der ringförmigen
Stift-Anhaltenut 12b ansammelt, eine ruckfreie Gleitbewegung des
Kolbens 12 erreicht werden.