-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit einem in
einer Kolbenbohrung eines Gehäuses
bewegbar angeordneten Kolben, der ein äußeres Kolbenelement und einen
Spannkolben mit einer Kolbenstange aufweist.
-
Ein
derartiger Kolben und eine derartige Spannvorrichtung sind bekannt
aus der
EP 0 867 637 A1 .
Mit den Worten der vorliegenden Erfindung umfasst dort der Kolben
ein in einem Gehäuse
angeordnetes Kolbenelement mit einer ersten und einer zweiten in
axialer Richtung vorgesehenen Bohrung. In der ersten Bohrung des
Kolbenelements ist ein Spannkolben geführt, der gegenüber dem
Kolbenelement über
eine erste Feder gelagert ist. Um eine Relativbewegung des Spannkolbens
gegenüber
dem Kolbenelement zu ermöglichen,
ist in der Kolbenstange des Spannkolbens ein Langloch vorgesehen,
durch das ein Stift läuft,
der im Kolbenelement fixiert ist. Die Kolbenstange endet in der
ersten Bohrung des Kolbenelements. In der zweiten Bohrung ist eine
zweite Feder angeordnet, die das Kolbenelement axial beweglich im
Gehäuse
lagert. Die zweite Bohrung dient überdies als Druckkammer, wobei
zur Zuführung
einer Hydraulikflüssigkeit
ein Rückschlagventil
vorgesehen ist. Die Federkonstante der zweiten Feder ist kleiner als
die Federkonstante der ersten Feder. Die zweite Feder ermöglicht daher
einer verschleißbedingten Längung des
zu spannenden Elements Rechnung zu tragen.
-
Ohne
Einschränkung
der Allgemeingültigkeit wird
zur leichteren Verständlichkeit
im Nachfolgenden angenommen, bei dem zu spannenden Element handelt
es sich um eine Steuerkette in einem Kraftfahrzeug. Beim Start des
Motors tritt Hydraulikflüssigkeit,
insbesondere Motoröl, über das
Rückschlagventil
in die zweite Bohrung ein und bewegt zusammen mit der zweiten Feder
das Kolbenelement in Kombination mit der darauf angeordneten ersten
Feder und dem Spannkolben nach außen, bis sich mit der auf den
Kolben wirkenden, einwärts
gerichteten Kraft, die von der Steuerkette ausgeht, ein Gleichgewicht einstellt.
An diesem Punkt schließt
sich das Rückschlagventil
und verhindert einen Rückfluss
der Flüssigkeit.
Bei einem Verschleiß oder
durch Erhöhung der
auf die Steuerkette einwirkenden Umgebungstemperatur und einer damit
einhergehenden Längung
der Steuerkette bewegt sich das Kolbenelement infolge des Flüssigkeitsdrucks
und der Federkraft der zweiten Feder nach außen, wobei sich das Rück schlagventil
wiederum öffnet
und das Nachfließen
von Flüssigkeit
in die zweite Bohrung ermöglicht. Die
erste Feder hingegen dient zur Aufnahme kurzer, schlagartiger Belastungen,
die sich im Betrieb, beispielsweise durch die Einstellung von Resonanzbedingungen
der an der Steuerkette angreifenden weiteren Baugruppen, ergeben
können.
-
Eine
gute Spannung der Steuerkette ist insbesondere bei Anwendung im
Ventilbetrieb erforderlich, da ein Überspringen der Steuerkette
auf einem Kettenrad zu einer Veränderung
der Steuerzeiten und damit zu gravierenden Folgen für den Motor
führen
kann. Tritt bei dem bekannten System im Betrieb eine schlagartige
Erhöhung
der Spannung der Steuerkette auf, wird der Kolben, d. h. das System
aus Kolbenelement, erster Feder und Spannkolben, in das Gehäuse hineingedrückt, wodurch
gleichzeitig der hydraulische Druck in der zweiten Bohrung zunimmt
und das Kolbenelement im Gehäuse
im Wesentlichen an Ort und Stelle hält. Durch geeignete Wahl der
Federkonstante der ersten Feder kann bei ausreichend hohem hydraulischem
Druck daher erreicht werden, dass derartige impulsförmige Erhöhungen der
Spannung der Steuerkette in der ersten Feder aufgenommen und somit
unschädlich
gemacht werden.
-
Der
Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, dass diese keinen
ausreichenden Schutz gegen das Überspringen
bietet, wenn der auf die zweite Bohrung aufgebrachte Hydraulikdruck niedrig
ist. Tritt nämlich
beispielsweise beim Anfahren eines Motors, d. h. bei niedrigen Motordrehzahlen,
bei denen der Hydraulikdruck niedrig ist, eine Resonanz auf, die
zu einem impulsförmigen
Anstieg der Kettenspannung führt,
so wird zunächst
die erste Feder bis zum Anschlag komprimiert und anschließend bewegt
sich die Kombination aus Spannkolben und Kolbenelement infolge des
niedrigeren Hydraulikdrucks in das Gehäuse hinein. Dadurch geht die Spannung
der Steuerkette verloren. Damit bietet der aus dem Stand der Technik
bekannte Kolben für
eine Spannvorrichtung keinen ausreichenden Schutz gegen das Überspringen
und der damit einhergehenden unerwünschten Folgen.
-
Aus
der
DE 100 14 700
A1 ist eine Spannvorrichtung für Endlostreibelemente bekannt
mit einem federvorgespannten Spannkolben, der einen Ratschenabschnitt
umfasst und einem Ratschenelement, das in den Ratschenabschnitt
am Spannkolben rastend eingreift und eine Blockier- und eine Durchrutschvorrichtung
für den
Spannkolben definiert. Es handelt sich hierbei um das Problem des Blockierens
des Spannkolbens alleine und nicht um das Problem einer Spannvorrichtung,
in der ein Kolben beweglich ist, in dem seinerseits ein Spannkolben
beweglich ist, wobei Kolben und Spannkolben gleichzeitig zu blockieren
sind.
-
Aus
der
EP 0 915 268 A1 ist
eine mechanische Spannvorrichtung mit Reibungsdämpfung bekannt, in der ein
Kolben, der einen keilförmigen
Abschnitt hat, mit keilförmigen
Blöcken
zusammenwirkt, die entweder den Kolben zurückdrücken oder die ihrerseits von
dem Kolben zur Seite geschoben werden. Durch die Anordnung wird
eine Reibungsdämpfung
erzielt.
-
Aus
der
DD 29 063 A1 ist
eine Vorrichtung zum Spannen von Ketten, Riemen und dergleichen bekannt,
in der ein Druckbolzen mit einer Verzahnung versehen ist, welcher
mit der Verzahnung eines Sperrelements zusammenwirkt. Das Sperrelement wirkt
ausschließlich
auf den Druckbolzen ein.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen
Kolben des Standes der Technik derart weiterzubilden, dass das Überspringen
auch bei niedrigem Hydraulikdruck zuverlässig verhindert werden kann.
Insbesondere soll eine Spannvorrichtung mit einem derartigen Kolben
bereit gestellt werden.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung beruht
auf der Erkenntnis, dass ein zuverlässiger Schutz gegen Überspringen
bei niedrigem Hydraulikdruck dadurch bewirkt werden kann, dass die
Bewegung des Spannkolbens infolge der Kompression einer zwischen
Kolbenelement und Spannkolben eingesetzten ersten Feder ausgenutzt
werden kann, um eine Blockade der Bewegung der Kombination zumindest aus
Spannkolben, erster Feder und Kolbenelement zu bewirken. Damit kann
eine Verschleißnachführung einerseits
durch die gegenüber
der ersten Feder schwächer
dimensionierte zweite Feder realisiert werden, andererseits eine
Betriebsdämpfung
gegen betriebsbedingte Spannungsschwankungen durch die im Hinblick
darauf dimensionierte erste Feder. Große impulsförmige Spannungsschwankungen
führen
dazu, dass die erste Feder komprimiert wird, der Spannkolben tiefer
in das Kolbenelement eintaucht und dadurch eine Relativbewegung über dem
am Kolbenelement in axialer Richtung fixierten Blockierelement ausführt. Bei
geeigneter Ausbildung der Außenkontur
der Kolbenstange des Spannkolbens und der Innenkontur des Blockierelements
führt diese
Relativbewegung zu einer radialen Aufweitung des Blockierelements.
Durch entsprechende Profilierung der radialen Außenfläche des Blockierelements und
der Innenfläche
der Bohrung der Spannvorrichtung, in die der Kolben eingesetzt ist,
kann dadurch eine Blockierung der Kombination aus Kolbenelement, Spannkolben,
erster Feder und Blockierelement erzielt werden. Damit wird die
Spannung der Steuerkette aufrechterhalten. Ein Überspringen der Steuerkette
kann damit zuverlässig
verhindert werden.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung gemäß einer zweiten
Ausführung
beruht auf der Erkenntnis, dass eine im Vergleich zum Stand der
Technik bessere Spannung der Steuerkette erzielt werden kann, wenn bei
einem Kolben für
eine Spannvorrichtung mit einem Kolbenelement, in dem ein Spannkolben
mit einer Kolbenstange geführt
ist, wobei das Kolbenelement in axialer Richtung eine erste und
eine zweite Bohrung aufweist, wobei in die erste Bohrung der Spannkolben
und eine erste Feder, die am Kolbenelement abgestützt ist,
zur Ausübung
einer axialen Federkraft auf den Spannkolben eingesetzt ist, und
wobei in die zweite Bohrung eine zweite Feder zur Ausübung einer
axialen Federkraft auf das Kolbenelement einsetzbar ist, die im
Betrieb auf den Spannkolben wirkende zur Spannung der Steuerkette
verwendete Kraft nicht nur von der Federkonstante der ersten Feder
abhängt,
sondern linear mit dem auf die zweite Bohrung aufgebrachten Hydraulikdruck
steigt. Damit wird eine verbesserte und zuverlässige Dämpfung der Steuerkette ermöglicht,
insbesondere bei höheren
Drehzahlen, bei denen infolge dieser hohen Drehzahlen sehr energiereiche
Spannungsschwankungen der Kette auftreten können. Durch die Größe der hydraulisch
wirksamen, in die zweite Bohrung ragende Fläche des Spannkolbens kann der
Anteil des Hydraulikdrucks an der Betriebsdämpfung dimensioniert werden.
-
Wie
ohne weiteres erkennbar, lassen sich diese Lösungen in hervorragender Weise
miteinander verbinden, so dass eine äußerst zuverlässige Spannung
der Steuerkette sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Motordrehzahlen
erreicht werden kann.
-
Die
nachfolgenden bevorzugten Ausführungsformen
werden am Beispiel der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 dargestellt.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Lösung
gemäß dem ersten
Aspekt zeichnet sich demnach dadurch aus, dass das Kolbenelement
in axialer Richtung eine erste und eine zweite Bohrung aufweist,
wobei in die erste Bohrung der Spannkolben und eine erste Feder,
die am Kolbenelement abgestützt
ist, zur Ausübung
einer axialen Federkraft auf den Spannkolben eingesetzt ist, und
wobei in die zweite Bohrung eine zweite Feder zur Ausübung einer
axialen Federkraft auf das Kolbenelement einsetzbar ist. Durch die
Ver wendung zweier Federn kann eine Verschleißnachführung einerseits und eine Betriebsdämpfung andererseits
optimal dimensioniert werden. Bevorzugt ist dabei die Federkonstante der
ersten Feder größer als
die Federkonstante der zweiten Feder. Dabei ist besonders die Federkonstante
der ersten Feder derart gewählt,
dass sie von Hand komprimiert werden kann. Damit kann ein erfindungsgemäßer Kolben
bei der Montage oder bei Wartungsarbeiten auf einfache Art und Weise
in die Spannvorrichtung hineingedrückt werden. Eine Transportsicherung,
wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Kettenspannern, vergleiche
beispielsweise den in der
DE
201 19 200 U1 beschriebenen Kettenspanner, kann damit entfallen.
-
Bevorzugt
weist das Blockierelement an seiner radialen Außenfläche zumindest einen Abschnitt mit
einer Rast- oder Reibkontur auf. Damit kann eine zuverlässige Blockade
des Kolbens in dem Gehäuse, in
das er eingesetzt ist, bewirkt werden.
-
Bei
einer besonders bevorzugten Weiterbildung ragt die Kolbenstange
des Spannkolbens mit ihrem (distalen) Ende in die zweite Bohrung.
Dabei weist die zweite Bohrung eine erste, hydraulische auf das
Kolbenelement wirksame Fläche
auf und der in die zweite Bohrung ragende Abschnitt der Kolbenstange
weist eine zweite hydraulisch wirksame Fläche auf, wobei die Federkräfte der
ersten und der zweiten Feder derart bemessen sind, dass mit zunehmender
Beaufschlagung der zweiten Bohrung mit hydraulischem Druck zunächst die
Summe aus der Federkraft der ersten Feder und dem Produkt aus hydraulischem
Druck und erster hydraulisch wirksamer Fläche größer ist als die Summe aus der
Federkraft der zweiten Feder und dem Produkt aus hydraulischem Druck
und zweiter hydraulisch wirksamer Fläche und sich dieses Verhältnis ab
einem vorgebbaren Schwellwert für
den hydraulischen Druck umkehrt. Damit kann grundsätzlich frei
eingestellt werden, bis zu welchem Druckwert sich bei Aufbringen
einer axialen Kraft auf den Spannkolben das Kolbenelement mit samt
erster Feder und Spannkolben in das Gehäuse hineinbewegt, in das der
Kolben montiert ist, und ab wann sich der Spannkolben gegenüber dem Kolbenelement
infolge der Komprimierung der ersten Feder bewegt. Insbesondere
lässt sich
damit einstellen, ab welchem Druck die erfindungsgemäße Blockade
des Kolbens in dem Gehäuse,
in dem er montiert ist, ausgelöst
werden kann.
-
Ein
besonders verschleißarmes
Blockieren kann erreicht werden, wenn die Außenkontur der Kolbenstange
und/oder die Innenkontur des Blockierelements zumindest abschnittsweise
konisch ausgeführt
ist. Damit lässt
sich ein Hineingleiten der Kolbenstange in das Blockierelement und
damit eine Kraftübertragung
von der Kolbenstange auf das Blockierelement über eine große Angriffsfläche erreichen.
-
Bei
einer besonders einfach herzustellenden Ausführungsform weist das Kolbenelement
eine Längsachse
auf und die Aussparung zumindest eine senkrecht zu dieser Längsachse
eingebrachte Nut.
-
Eine
zusätzliche,
auf den Spannkolben wirkende Dämpfungskomponente
kann dadurch realisiert werden, dass an zumindest einem Abschnitt
der Kolbenstange, der im Bereich der zweiten Bohrung liegt, ein
Dämpferelement
angebracht ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Scheibe
handeln, insbesondere eine Scheibe mit einem Durchmesser, der im
Wesentlichen dem Durchmesser der zweiten Bohrung entspricht. Da
die zweite Bohrung im Betrieb mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist,
wird demnach infolge der Krafteinwirkung durch die Steuerkette auf
den Spannkolben der Spannkolben und damit das in der zweiten Bohrung
vorgesehene Dämpferelement
bewegt. Je nach Ausbildung kann dadurch eine zusätzlich Erhöhung der Dämpfung des Spannkolbens eingestellt
werden.
-
Wenngleich
bei einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
keine Transportsicherung nötig
ist, da bei diesem System die zweite Feder so dimensioniert werden
kann, dass sie von Hand zusammengedrückt werden kann, so kann dennoch
eine Transportsicherung erwünscht
sein, um die Einzelkomponenten eines erfindungsgemäßen Kolbens
unverlierbar miteinander zu verbinden. Bei den Ausführungsformen,
bei denen ein soeben erwähntes
Dämpferelement
vorhanden ist, kann dieses ausgebildet sein, die Funktion einer
Transportsicherung für
den Kolben zu realisieren. Es kann beispielsweise dadurch realisiert
werden, dass das Dämpferelement
auf das Ende der Kolbenstange, das in die zweite Bohrung ragt, aufgeschoben
wird und durch geringfügige Quetschung
der Kolbenstange erreicht wird, dass der Außendurchmesser der Kolbenstange
abschnittsweise größer ist
als der Innendurchmesser des Dämpferelements.
Das Dämpferelement
kann dadurch nicht mehr von der Kolbenstange abrutschen. Die Kolbenstange
ist daher zusammen mit der Feder, dem Blockierelement und dem Kolbenelement
zu einer Einheit verbunden.
-
Ein
erfindungsgemäßer Kolben
kann sowohl bei einem Einschraubspanner oder bei einem Flanschspanner
verwendet werden. Besonders bevorzugt wird der Kolben zusammen mit
der zweiten Feder unmittelbar, d. h. ohne Ausbildung einer separaten
Einheit als Einschraubspanner oder Flanschspanner, in ein Sackloch
eines Gehäuses,
beispielsweise eines Motorgehäuses,
eingesetzt.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung,
die insbesondere vorteilhaft mit einem erfindungsgemäßen Kolben
zusammenwirkt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Spannvorrichtung
eine Bohrung aufweist, in die die zweite Feder und der Kolben einsetzbar
sind, wobei die Innenfläche
der Bohrung der Spannvorrichtung zumindest einen Abschnitt aufweist,
der ausgebildet ist, mit der radialen Außenfläche des Blockierelements zusammenzuwirken.
-
Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Im
Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigen:
-
1 eine
schematische Außenansicht
eines Einschraubspanners, in den ein erfindungsgemäßer Kolben
eingesetzt ist;
-
2 einen
Querschnitt durch den Einschraubspanner gemäß 1 entlang
der Linie AA;
-
3 in
schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines Querschnitts entlang
der Linie BB von 2, wobei die dargestellten Flächen zur
Verdeutlichung symmetrisch ergänzt
wurden;
-
4 eine
perspektivische schematische Querschnittsansicht des in den 1 und 2 dargestellten
Einschraubspanners;
-
5 eine
schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kolbenelements;
-
6 das
in 5 dargestellte Kolbenelement in schematischer
perspektivischer Darstellung;
-
7 eine
schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Spannkolbens;
-
8 den
in 7 dargestellten Spannkolben in schematischer perspektivischer
Darstellung;
-
9 eine
schematische Querschnittsansicht eines Blockierelements;
-
10 eine
schematische Draufsicht auf das Blockierelements von 9;
-
11 in
schematischer Querschnittsdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kolbens,
bei dem auf der Kolbenstange des Spannkolbens ein Dämpferelement
angebracht ist; und
-
12 ein
Diagramm, in dem die auf den Spannkolben einerseits und das Kolbenelement
andererseits wirkenden Kräfte
in Abhängigkeit
des auf die zweite Bohrung aufgebrachten hydraulischen Drucks aufgetragen
sind.
-
In
der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende
Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Die 1, 2 und 4 zeigen
einen Einschraubspanner, 1 in schematischer Außenansicht, 2 im
Querschnitt entlang der Linie AA von 1 und 4 in
perspektivischer Querschnittsdarstellung. Der Einschraubspanner 10 weist
ein Außengewinde 12 sowie
einen Sechskant 14 auf, über den er in ein Motorgehäuse eingeschraubt
werden kann. Dabei beaufschlagt der Kopf 16 des Spannkolbens 18 direkt
oder indirekt eine nicht dargestellte Leertrumseite einer Steuerkette
mit Druck. Der Spannkolben 18 weist eine Kolbenstange 19 auf. Über eine
Bohrung 20 kann der Einschraubspanner mit der Motorhydraulik
eines Verbrennungsmotors verbunden werden. Die Bohrung 20 mündet in
einen Druckraum 22, in dem ein Rückschlagventil 24 angeordnet
ist. Der Spannkolben 18 ist in einem Kolbenelement 26 geführt, das
in axialer Richtung eine erste Bohrung 28 und eine zweite
Bohrung 30 aufweist, wobei die zweite Bohrung 30 über das
Rückschlagventil 24 mit
dem Druckraum 22 verbindbar ist. Die Längsachse L fällt mit
der Linie des Schnitts AA in 1 zusammen.
Das distale Ende 32 des Spannkolbens 18 ragt in
die zweite Bohrung 30. In der ersten Bohrung 28 ist
eine Schulter 46 für
den Kopf 16 des Spannkolbens 18 vorgesehen. Des
Weiteren ist in der ersten Bohrung 28 eine erste Feder F1,
nicht dargestellt, angeordnet. In der zweiten Bohrung 30 ist
eine zweite Feder F2, nicht dargestellt, angeordnet. Insbesondere
in 4 ist ein Blockierelement 34 in Form
eines Kolbenrings erkennbar. Eine deutlichere Darstellung des Blockierelements 34 folgt weiter
unten mit Bezug auf die 9 und 10. Das
Blockierelement 34 weist auf seiner Außenseite eine Rastverzahnung 36 auf,
die mit einer an der Innenseite des Gehäuses 40 des Einschraubspanners 10 vorgesehenen
Rastverzahnung 38 in Eingriff gehen kann.
-
3 zeigt
in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines Schnitts entlang
der Linie BB von 2, insbesondere einen die zweite
Bohrung 30 betreffenden Ausschnitt. Dabei ist einerseits
die hydraulische wirksame Fläche
A1 des distalen Endes 32 des Spannkolbens 18 sowie
die hydraulisch wirksame Fläche
A2 des Kolbenelements 26 dargestellt. Auf diese Flächen wird
mit Bezug auf 12 noch näher eingegangen werden.
-
5 zeigt
eine Darstellung des Kolbenelements 26 mit der Längsachse
L, die im Vergleich zu den Darstellungen von 2 und 4 um
90° gedreht
ist. Erkennbar sind eine erste Nut 42 und eine zweite Nut 44,
auf die das Blockierelement 34 aufgeschoben werden kann.
Zur weiteren Verdeutlichung ist in 6 eine perspektivische
Ansicht des in 5 dargestellten Kolbenelements 26 gezeigt.
-
7 zeigt
einen Querschnitt durch den Spannkolben 18, wobei hier
besonders deutlich ein Bereich 48 zu erkennen ist, in dem
sich der Außendurchmessen
des Spannkolbens 18 in Richtung des distalen Endes 32 konisch
verjüngt. 8 zeigt
zur Verdeutlichung eine perspektivische Ansicht des in 7 dargestellten
Spannkolbens 18.
-
9 zeigt
einen Querschnitt durch ein Blockierelement 34. Dieses
weist eine Öffnung 50 auf, die
sich in der Darstellung von 9 von rechts
nach links konisch verjüngt
und damit mit dem Bereich 48 des Spannkolbens 18,
siehe 7, zusammenwirken kann. Das Blockierelement 34 ist
aus einem Material, das über
ausreichend Elastizität
verfügt,
um infolge des Eindringens der Kolbenstange 19 des Spannkolbens 18 reversibel
aufgeweitet werden zu können.
-
10 zeigt
das Blockierelement von 9 in der Draufsicht. Erkennbar
ist eine Öffnung 52,
die auf dem Bereich 54 des Kolbenelements 26,
siehe 5, aufgeschoben wird. Die obere und untere Hälfte des
Blockierelements 34, siehe 10, füllen dabei
die Nuten 42 und 44, siehe 5, aus.
-
11 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kolbens.
Das in 11 dargestellte Ausführungsbeispiel
zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Kolbenstange 19 des Spannkolbens 18 auf
dem Ende, das in die zweite Bohrung 30 ragt, ein Dämpferelement
in Form einer kreisförmigen
Scheibe 56 aufgebracht ist. Das Dämpferelement 56 ist
mit der Kolbenstange 18 fest verbunden, so dass sich die
Kolbenstange 18 gemeinsam mit dem Dämpferelement 56 bewegt.
-
12 zeigt
ein Diagramm, in dem in Abhängigkeit
vom Druck, der auf die zweite Bohrung 30 aufgebracht wird,
die auf den Spannkolben 18 einerseits und das Kolbenelement 26 andererseits
wirkenden Kräfte
aufgetragen sind. Die Kräfte
der in den Bohrungen 28 und 30 angeordneten Federn
F1 und F2 ändern
sich über
den Druck P nicht und verlaufen daher als horizontale Linien. Die
infolge des hydraulischen Drucks P auf die Fläche A1 des Spannkolbens 18 wirkende
Kraft P × A1
steigt linear mit dem Druck P an. Ebenso steigt linear mit dem Druck
P die auf das Kolbenelement 26 wirkende Kraft P × A2 an. Dadurch,
dass die Fläche
A2 größer als
die Fläche A1
ist, steigt die Kraft P × A2
in Abhängigkeit
des Drucks P steiler an als die Kraft P × A1. Schließlich sind
die Gesamtkraft F1 + P × A1,
die auf den Spannkolben 18 wirkt, und die Gesamtkraft F2
+ P × A2,
die auf das Kolbenelement 26 wirkt, eingetragen. Diese beiden
Kurven schneiden sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Punkt S,
der gekennzeichnet ist durch einen Druck P1 von 1,6 bar und einer
Kraft K1 von 80 N.
-
Zur
Funktionsweise: Ist der Druck kleiner als P1, insbesondere bei der
Montage oder bei Servicearbeiten, wo der Druck dem Luftdruck entspricht,
sind nur die Federkräfte
maßgeblich.
Da die Federkonstante der zweiten Feder F2 kleiner ist als die Federkonstante
der ersten Feder F1, und die Federkonstante der zweiten Feder F2
zu 50 N gewählt
wurde, kann diese auf einfache Weise mit der Hand zusammengedrückt werden,
um den Kolben zu montieren. Bei laufendem Motor ist die Phase, in
der der Druck weniger als 1,6 bar beträgt, sehr gering und sie wird quasi
unmittelbar nach dem Start erreicht. Ab diesem Zeitpunkt ist die
auf das Kolbenelement 26 wirkende Gesamtkraft größer als
die auf den Spannkolben 18 wirkende Gesamtkraft. Das bedeutet,
dass im Betrieb die Dämpfung
der gespannt zu haltenden Kette von der ersten Feder F1 übernommen
wird, zusammen mit der auf den Spannkolben wirkenden Kraft P × A1. Die
Federkonstante der Feder F1 ist daher optimiert für eine Betriebsdämpfung,
während
die Federkonstante der Feder F2 optimiert ist für eine Verschleißnachführung. Wenn
nun bei verhältnismäßig niedrigen
Drücken
P eine starke impulsförmige Schwankung
der Spannung der Kette auftritt, wird diese zunächst von der Feder F1 und der
auf den Spannkolben wirkenden Kraft P × A1 aufgenommen. Wenn jedoch
die Amplitude der Spannungsschwankung den Federweg der Feder F1,
der verhältnismäßig klein
ist (ca. 1 mm), siehe den Abstand zwischen Kopf 16 und
Schulter 46 beispielsweise in 11, überschreitet,
bestünde
im Stand der Technik die Gefahr, dass das Kolbenelement 26 zurückweicht,
wenn die auf den Spannkopf 16 aufgebrachte Kraft größer ist
als die auf das Kolbenelement 26 wirkende, nach außen gerichtete
Gesamtkraft F2 + P × A2.
Erfindungsgemäß ist jedoch
vorgesehen, dass, wenn der Spannkolben 19 in das Kolbenelement 26 eintaucht, der konische
Bereich 48 des Spannkolbens 18 mit dem konischen
Bereich der Öffnung 50 des
Blockierelements 34 zusammenwirkt und zu einer radialen Aufweitung
des Blockierelements 34 führt. Da das Blockierelement
axial unverschiebbar mit dem Kolbenelement 46 verbunden
ist, siehe die Nuten 42 und 44 von 5,
führt die
radiale Aufweitung des Blockierelements 34 zu einer Blockade
der Kombination aus Kolbenelement 26, erster Feder F1 und
Spannkolben 18 in dem Gehäuse 40 des Einschraubspanners 10,
siehe 4. Dabei rastet die Rastverzahnung 36 der
Blockiervorrichtung 34 in die Rastverzahnung 38 an
der Innenseite des Gehäuses 40 des Einschraubspanners 10 ein.
Ein weiteres Eintauchen der genannten Kombination in den Einschraubspanner 10 wird
daher zuverlässig
vermieden, wodurch ein Überspringen
an der zu spannenden Kette zuverlässig verhindert wird.
-
Wie
aus 12 weiterhin zu erkennen ist, kann über die
Fläche
A1 die Betriebsdämpfung
eingestellt werden. Weitere Möglichkeiten
der Variation der Betriebsdämpfung
ergeben sich durch das Aufbringen eines Dämpferelements 56 auf
die Kolbenstange 19 des Spannkolbens 18, siehe 11.