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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Kettenspannvorrichtung, die
geeignet ist, beispielsweise die Spannung auf der Schlaffseite der
Steuerkette eines Verbrennungsmotors aufrechtzuerhalten.
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Diese
Anmeldung nimmt die Priorität
der japanischen Anmeldung 2005-017133 in Anspruch, die am 25. Januar
2005 eingereicht worden ist. Die Offenbarung dieser japanischen
Anmeldung 2005-017133 wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine
herkömmliche
hydraulische Kettenspannvorrichtung umfasst ein Gehäuse, einen
mit einem Boden versehenen hohlen zylindrischen Kolben, der in einer
Kolbenaufnahmeöffnung
verschiebbar ist, die in dem Gehäuse
ausgebildet ist, eine Kolbenvorspannfeder, die den Kolben in eine
Ausrückrichtung
vorspannt, eine Hochdruckölkammer,
die durch die Kolbenaufnahmeöffnung
und den Kolben gebildet ist, und ein Absperrventil, das in das Gehäuse eingebaut
ist und ein Strömen
von Öl
in die Hochdruckölkammer
ermöglicht
aber das Rückströmen des Öls verhindert.
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Bei
diesem Typ der hydraulischen Kettenspannvorrichtung wird eine Kettenspannung
auf einem vorgeschriebenen Niveau gehalten, indem ein federvorgespannter
Kolben verwendet wird, um eine Kettenspannkraft auszuüben, und
indem die Druckkraft, die von der Kette auf den Kolben ausgeübt wird, mittels
eines Öldrucks
in einer Hochdruckölkammer, die
durch den Kolben und das Gehäuse
gebildet ist, gepuffert wird.
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Wenn
der Motor gestartet wird, während
die Hochdruckölkammer
ungenügend
mit Öl
befüllt
ist, beispielsweise, wenn der Motor gestartet wird, nachdem er für eine lange
Zeitdauer außer
Betrieb gewesen ist, ist es schwierig, die Spannung in der Steuerung
während
des Zeitintervalls aufrechtzuerhalten, während dessen von einer Ölpumpe zugeführtes Öl die Hochdruckölkammer
der Spannvorrichtung füllt. Wenn
die Kette während
dieses Intervalls eine signifikante Schubkraft auf den Kol ben der
Spannvorrichtung ausübt,
können
ein Spiel und ein Flattern der Kette auftreten.
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Zur
Behandlung dieses Problems ist in dem US-Patent Nr. 6,935,978 eine
Kettenspannvorrichtung vorgeschlagen worden, die eine Einrückbewegung
des Kolbens beschränken
kann. Die vorgeschlagene Spannvorrichtung umfasst ein mit einem Boden
versehenes zylindrisches Gehäuse,
einen in dem Gehäuse
verschiebbaren Kolben, eine Vorspannfeder, die eine Kraft ausübt, die
den Kolben in die Ausrückrichtung
drückt,
eine Vielzahl von Eingriffsnuten, die auf dem äußeren Umfang des Kolbens ausgebildet
sind, einen ersten Stopper, der auf einem inneren Umfang des Gehäuses ausgebildet ist,
und Registerringe, die elastisch erweiterbar und zurückbewegbar
sind und die mit den Eingriffsnuten eingreifen, um eine Rückwärtsbewegung
des Kolbens zu beschränken,
indem eine Eingriffsnut über die
Registerringe in Eingriff mit dem ersten Stopper gebracht wird.
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In
der diesseitigen US-Patentanmeldung Nr. 11/083,411, die am 18. März 2005
eingereicht worden ist, wird eine hydraulische Kettenspannvorrichtung
beschrieben, die einen Kolben, ein Gehäuse, eine Vorspannfeder und
ein Absperrventil aufweist und bei der eine Rückwärtsbewegung des Kolbens mittels
eines expandierbaren C-förmigen
Rings beschränkt
wird, der in einer ringförmigen
Nut, die in der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens ausgebildet ist, mit vorgegebenen Zwischenräumen in
der Breitenrichtung der Nut und in der Radialrichtung zwischen dem
Ring und dem Nutenboden angeordnet ist.
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Die
Kettenspannvorrichtung, die in dem US-Patent Nr. 6,935,978 vorgeschlagen
ist, weist eine Vielzahl von Eingriffsnuten in der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens auf. Des Weiteren ist auf einem inneren Umfang des Gehäuses ein
erster Stopper ausgebildet. Zur Bildung des ersten Stoppers ist eine
ringförmige
Führungsnut
in einer inneren Umfangsfläche
des Gehäuses
ausgebildet. D.h., der erste Stopper und der zweiter Stopper sind
jeweils an beiden axialen Enden der Führungsnut ausgebildet. Unter
Berücksichtigung
der Genauigkeit und anderer Faktoren sind mit der Bildung der ringförmigen Führungsnut
in der inneren Umfangsfläche
des Gehäuses
signifikante Herstellungskosten verbunden. Da diese Kettenspannvorrichtung
die Rückwärtsbewegung
des Kolbens dadurch beschränkt,
dass eine einer Vielzahl von Eingriffsnuten in Eingriff mit dem
ersten Stopper mittels eines Register rings gebracht wird, liegen
des Weiteren Schwierigkeiten in Designfragen vor, beispielsweise
die Form und das Material des Registerrings.
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Die
hydraulische Spannvorrichtung vom Ringtyp, die in der Beschreibung
der diesseitigen Anmeldung 11/083,411 offenbart ist, verhindert
ein Spiel und ein Flattern einer Kette nach einem Motorstart, wenn
die hydraulische Spannvorrichtung nicht ausreichend mit Öl befüllt ist,
indem die Reibung zwischen einem expandierbaren C-förmigen Ring
und der inneren Umfangswand einer Kolbenaufnahmeöffnung in einem Spannvorrichtungsgehäuse ausgenutzt
wird. Da der C-förmige
Ring aus Stahl hergestellt ist, kann jedoch die innere Umfangswand
der Kolbenaufnahmeöffnung
aufgrund der Gleitreibung verschleißen. Da der Verschleiß der inneren
Umfangswand der Kolbenaufnahmeöffnung
fortschreitet, vergrößert sich
der Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung und
der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens. Die Vergrößerung dieses
Zwischenraums verschlechtert die Haltefähigkeit des Rings. Im Ergebnis
kann ein Spiel oder Flattern der Kette – obgleich ursprünglich verhindert – eventuell
auftreten. Wenn zum Zweck der Gewichtsreduktion eine Aluminiumlegierung
als Gehäusematerial
verwendet wird, schreitet der reibungsbedingte Verschleiß der inneren
Umfangsfläche
der Kolbenaufnahmeöffnung
schnell voran. Des Weiteren sammelt sich Staub, der aufgrund des
Verschleißes
der inneren Umfangsfläche
der Kolbenaufnahmeöffnung
erzeugt wird, in der Nähe
des Ölzuführkanals
oder des Absperrventils an und verschlechtert das Einströmen von Öl, was ebenfalls
ein Spiel und Flattern der Kette verursachen kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische
Kettenspannvorrichtung bereitzustellen, bei der die Reibung an der
inneren Umfangsfläche
der Kolbenaufnahmeöffnung
und die Herstellungskosten reduziert und der Spannvorrichtungsaufbau
vereinfacht sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
voranstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kettenspannvorrichtung
mit den Merkmalen des einzigen Patentanspruchs gelöst. Der
Patentanspruch beschreibt eine hydraulische Kettenspannvorrichtung
mit einem Gehäuse
mit einer Kolbenaufnahmeöffnung
mit einer zylindrischen Wandung, einem hohlen zylindri schen Kolben,
der in der Kolbenaufnahmeöffnung
verschiebbar ist und aus dieser in einer Ausrückrichtung heraussteht und der
eine äußere Umfangsfläche aufweist,
wobei der Kolben und die Kolbenaufnahmeöffnung eine Hochdruckölkammer
bilden, einer den Kolben vorspannenden Feder, die den Kolben in
die Ausrückrichtung drückt, einem
Absperrventil in dem Gehäuse,
das ein Strömen
des Öls
von einer Ölquelle
unter Druck in die Hochdruckölkammer
ermöglicht
und ein Rückströmen des Öls blockiert,
einer ringförmigen
Nut, die in der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens ausgebildet und im Inneren der Kolbenaufnahmeöffnung und der
zylindrischen Wandung gegenüberliegend
angeordnet ist, und einem Reibring, der aus einem Kunststoffring
und einem Stahlring zusammengesetzt ist, der in dem Inneren des
Kunststoffrings angeordnet ist, wobei der Reibring mit einem axialen
Zwischenraum in der ringförmigen
Nut angeordnet ist und wobei die äußere Umfangsfläche des
Kunststoffrings an die zylindrische Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung pressgeschweißt ist.
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Wenn
die Spannvorrichtung in den Steuerantrieb einer Verbrennungsmaschine
eingebaut ist, um die Spannung der Steuerkette zu steuern, liegen
unterschiedliche Betriebszustände
während
des normalen Betriebs und beim Starten des Motors vor. Während des
normalen Motorbetriebs ist das Ausmaß der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kolbens gering
und innerhalb der Reichweite, die durch den axialen Zwischenraum
zugelassen ist, der zwischen der Nut und dem Reibring bereitgestellt
ist. Folglich kann sich der Kolben vorwärts und rückwärts bewegen, während der
Reibring in ortsfester Anordnung relativ zu der Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung des
Spannvorrichtungsgehäuses
verbleibt. Unter diesen Bedingungen reagiert die Spannvorrichtung
prompt auf Veränderungen
der Kettenspannung.
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Jedoch
nach dem Starten des Motors ist die Einrückbewegung des Kolbens durch
den Reibungswiderstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Kunststoffrings und der Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung beschränkt. Folglich
ist ein starkes Erschlaffen der Kette vermieden und sind ein Spiel
und ein Flattern der Kette unterdrückt.
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Da
die Beschränkung
der Einrückbewegung des
Kolbens nach dem Starten des Motors ein Ergebnis der Reibung zwischen
dem Kunststoffring und der Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung ist,
ist die Beschränkung
der Einrückbewegung
des Kolbens besser als die Beschränkung, die durch den Mechanismus
erreicht wird, der in der diesseitigen Anmeldung Nr. 11/083,411
beschrieben ist.
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Selbst
wenn das Gehäuse
aus einer Aluminiumlegierung aufgebaut ist, wobei der Zwischenraum zwischen
dem Kolben und der Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung eventuell aufgrund der
Reibung größer wird,
bleibt die Haltekraft, durch die der Ring gegen eine axiale Bewegung
relativ zu der Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung gehalten wird, über eine lange
Zeitdauer hinweg aufrechterhalten.
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Bei
der herkömmlichen,
in dem US-Patent 6,935,978 beschriebenen Kettenspannvorrichtung sind
viele Nuten in der äußeren Umfangsfläche des Kolbens
ausgebildet und muss eine ringförmige
Führungsnut,
die einen ersten Stopper bildet, in einer inneren Umfangsfläche ausgebildet
werden, um die Einrückbewegung
des Kolbens zu beschränken.
Da es jedoch bei der vorliegenden Erfindung lediglich erforderlich
ist, eine einzige ringförmige
Nut in der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens auszubilden, kann eine signifikante Verminderung der Herstellungskosten
realisiert werden.
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Da
bei der herkömmlichen
Kettenspannvorrichtung das Einrücken
des Kolbens durch den Eingriff zwischen einer Nut und einem ersten
Stopper mittels eines Registerrings beschränkt wird, erfordert darüber hinaus
die Festlegung der Spannvorrichtungsparameter wie beispielsweise
die Form und das Material des Registerrings umfangreiche Studien.
Da andererseits die Einrückbewegung
des Kolbens bei der vorliegenden Erfindung durch den Reibungswiderstand
zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kunststoffrings
und der Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung beschränkt wird,
ist das Design der Teile zur Beschränkung der Einrückbewegung
des Kolbens erheblich vereinfacht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist auf die nachfolgende Erläuterung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Er läuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 in
einer schematischen Darstellung eine Kraftübertragungsvorrichtung zur
Motorsteuerung, bei der ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
eingebaut ist,
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2 in
einer geschnittenen Darstellung das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Kettenspannvorrichtung,
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3 in
einer vergrößerten geschnittenen Darstellung
eine Abschnitt der Kettenspannvorrichtung, wobei der Abschnitt durch
einen in 2 mit unterbrochener Linie gezeichneten
Kreis dargestellt ist und wobei ein Reibring gezeigt ist,
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4(A) in einer Endansicht einen Stahlring, der
bei dem Reibring aus 3 verwendet ist,
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4(B) in einer Seitenansicht den Stahlring aus 4(A),
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5(A) in einer Endansicht einen Kunststoffring,
der bei dem Reibring aus 3 verwendet wird,
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5(B) in einer Seitenansicht den Kunststoffring
aus 5(A),
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6(A) in einer Endansicht den zusammengesetzten
Reibring,
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6(B) in einer Seitenansicht den zusammengesetzten
Reibring aus 6(A),
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6(C) in einer geschnittenen Darstellung entlang
der Schnittebene 6(C)-6(C) aus 6(A) den
Reibring,
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7 in
einer geschnittenen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Kettenspannvorrichtung,
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8 in
einer vergrößerten geschnittenen Darstellung
einen Abschnitt der Spannvorrichtung, der durch einen Kreis mit
einer unterbrochenen Linie in 7 beschrieben
ist, wobei ein Reibring gezeigt ist,
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9(A) in einer Endansicht einen Stahlring, der
bei dem Reibring aus 8 verwendet wird,
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9(B) in einer Seitenansicht den Stahlring aus 9(A),
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10(A) in einer Endansicht einen Kunststoffring,
der bei dem Reibring aus 8 verwendet wird,
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10(B) in einer Seitenansicht den Kunststoffring
aus 10(A),
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11(A) in einer Endansicht den zusammengesetzten
Reibring aus 8,
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11(B) in einer Seitenansicht den Ring aus 11(A) und
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11(C) in einer geschnittenen Darstellung entlang
der Schnittebene 11(C)-11(C)
in 11(A) den Ring aus 11(A).
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
in 1 gezeigte hydraulische Spannvorrichtung 1 ist
durch ein Einsetzen von Montagebolzen in Befestigungsdurchgänge 2b – 2 – in dem
Spannvorrichtungsgehäuse 2 an
einem nicht gezeigten Motorkörper
befestigt, wobei das Gehäuse 2 zur
Gewichtsreduktion vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung aufgebaut
ist. Das Spannvorrichtungsgehäuse 2 ist
an die Schlaffseite der Kette 103 angrenzend befestigt,
die mit einem Antriebskettenrad 101 auf der Motorkurbelwelle
und Abtriebskettenrädern 102 auf
den Motornockenwellen in Eingriff ist. Die Spannseite der Kette 103 gleitet
an einer ortsfesten Führung 106.
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Wie
in 2 gezeigt, ist ein Kolben 3 in einer Kolbenaufnahmeöffnung 2a in
dem Gehäuse 2 verschiebbar
und steht von einer Vorderseite des Gehäuses 2 ab. Der Kolben 3 erzeugt
eine Spannung in der Schlaffseite der Kette 103 über einen
schwenkbaren Führungshebel 105,
indem er gegen die Rückseite
des Hebels 105 an einer von einer Achse 104, auf
der der Hebel 105 schwenkbar gelagert ist, entfernten Stelle
drückt.
Die Kette 103 gleitet entlang einer Ketteneingriffsfläche des
Führungshebels 105. Die
Pfeile in 1 zeigen die Richtungen der
Kettenraddrehung und der Kettenbewegung an.
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Wie
in 2 gezeigt, definieren der Kolben 3 und
das Gehäuse 2 gemeinsam
eine Hochdruckölkammer 5. Öl wird unter
Druck von einer nicht gezeigten Ölpumpe
in dem Motor durch ein Absperrventil 6 zugeführt, das
ein Strömen
des Öls
in die Ölkammer 5 ermöglicht,
während
es ein Rückströmen verhindert.
Das Öl,
das durch den kleinen Zwischenraum zwischen dem Kolben 3 und
der Wandung der Kolbenaufnahmeöffnung 2a leckt,
erzeugt einen Dämpfungseffekt,
wenn ein Stoß den
Kolben 3 in die Einrückrichtung
drückt.
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Der
Kolben 3 ist hohl und weist eine zylindrische Innenwandung 3a und
einen Boden auf, gegen den eine Kolbenvorspannfeder 4 drückt. Die
Feder 4 ist zwischen dem Boden der Kolbenaufnahmeöffnung 2a und
dem Boden des hohlen Inneren des Kolbens 3 angeordnet und
drückt
den Kolben 3 in die Ausrückrichtung.
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Der
Kolben 3 weist eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche mit
einer ringförmigen
Nut 3b auf. In die ringförmige Nut 3b ist ein
Reibring 7 eingefügt,
der Reichweitenbegrenzungen für
die freie Bewegung des Kolbens 3 in Ausrück- und
Einrückrichtung
definiert.
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Das
Absperrventil 6, das am Bodenabschnitt der Kolbenaufnahmeöffnung 2a angeordnet
ist, umfasst einen Kugelsitz 6a, der in den Boden der Kolbenaufnahmeöffnung 2a eingepresst
ist, eine Absperrkugel 6c, eine Feder 6d zum Vorspannen
der Absperrkugel 6c und einen Halter 6e, der die
Absperrkugelvorspannfeder 6d abstützt. Öl strömt durch einen radialen Ölzuführkanal 6b in
dem Kugelsitz 6a und durch einen zentralen axialen Kanal
in dem Kugelsitz 6a in die Hochdruckölkammer 5.
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Der
Reibring 7 ist aus einem Stahlring 8 – 4(A) und 4(B) – und einem
Kunststoffring 9 – 5(A) und 5(B) – zusammengesetzt.
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Wie
in 4(B) gezeigt, weist der Stahlring 8 einen
schrägen
Schlitz 8a an einer in den 4(A) und 4(B) gezeigten Position und einen rechteckigen
Querschnitt auf, wie dies in 3 gezeigt
ist. Der Stahlring 8 weist eine im Wesentlichen zylindrische
Form auf und ist elastisch, so dass er bestrebt ist, radial in einen
Zustand zu expandieren, in dem sein innerer Durchmesser größer ist
als der Bodendurchmesser der ringförmigen Nut 3b, die
in der äußeren Fläche des
Kolbens 3 ausgebildet ist. Der Ring 8 kann aus
unterschiedlichen Federstählen
hergestellt sein, die zur Bereitstellung geeigneter Federeigenschaften
ausgewählt
sind.
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Wie
in den 5(A) und 5(B) gezeigt, weist
der Kunststoffring 9 eine im Wesentlichen zylindrische
Form auf und ist er mit einer dünnen
Wandung mit sich nach innen erstreckenden Schultern 9b an
beiden Enden ausgebildet. Des Weiteren weist der Kunststoffring 9 einen
axialen Schlitz 9a auf, der eine Vergrößerung seines Durchmessers
ermöglicht. Das
Material des Kunststoffrings 9 kann aus einer großen Vielzahl
unterschiedlicher technischer Kunststoffe ausgewählt werden, die die geeigneten
Reibungskoeffizienten aufweisen.
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Wie
in den 6(A), 6(B) und 6(C) gezeigt, wird der Reibring 7 durch
Einsetzen des Stahlrings 8 in den Kunststoffring 9 gebildet,
der den Stahlring 8 innerhalb des Kunststoffrings 9 mittels
der sich nach innen erstreckenden Schultern 9b an beiden
Enden des Kunststoffrings 9 hält. Wenn der Stahlring 8 in
den Kunststoffring 9 eingebaut ist, neigt der Durchmesser
des Kunststoffrings 9 dazu, sich als eine Folge einer nach
außen
gerichteten Vorspannkraft zu vergrößern, die durch den Stahlring 8 erzeugt wird.
Wie in 3 gezeigt, ist die axiale Breite L2 des Reibrings 7 geringer
als eine axiale Breite L1 der ringförmigen Nut 3b in dem
Kolben 3. Wenn der Reibring 7 in die ringförmige Nut 3b eingesetzt
ist, ist daher ein vorgegebener axialer Zwischenraum AC zwischen
dem Reibring 7 und der ringförmigen Nut 3b gebildet.
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Bei
der in 2 gezeigten Anordnung der hydraulischen Kettenspannvorrichtung 1 wird
zunächst
das Absperrventil 6 in den Bodenabschnitt der Kolbenaufnahmeöffnung 2a des
Gehäuses 2 eingebaut.
Dann wird eine Untereinheit in das Gehäuse 2 eingebaut, die
aus dem Kolben 3, der Kolbenvorspannfeder 4 und
dem Reibring 7 zusammengesetzt ist. Die Untereinheit wird
durch Einsetzen der Kolbenvorspannfeder 4 in den hohlen
Abschnitt 3a in dem Kolben 3 zusammengebaut. Der
Reibring 7 wird in die ringförmige Nut 3b in dem
Kolben 3 eingepasst, während
der Durchmesser des Rings 7 kurzzeitig vergrößert wird,
um ihn auf den Kolben 3 zu bringen. Wenn der Reibring 7 in
die ringförmige
Nut 3b eingepasst ist, ist der Außendurchmesser des Reibrings 7 größer als
der Außendurchmesser
des Kolbens 3 und ist der Innendurchmesser des Reibrings 7 größer als
der Durchmesser des Bodens der ringförmigen Nut 3b. Die
Untereinheit wird dann in die Kolbenaufnahmeöffnung 2a eingesetzt.
Da der Außendurchmesser
des Reibrings 7 größer ist
als der Innendurchmesser der Kolbenaufnahmeöffnung 2a, wenn der
Reibring 7 in seinem entspannten Zustand ist, wird hier
das Einsetzen der Untereinheit in die Kolbenaufnahmeöffnung 2a ausgeführt, während eine Kraft
auf den Reibring 7 ausgeübt wird, die eine zeitweise
Verminderung seines Durchmessers zur Folge hat. Bei dem Einsetzvorgang
wird die äußere Umfangsfläche des
Kunststoffrings 9 an die innere Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a pressgeschweißt. Das
Einsetzen der Untereinheit wird ausgeführt, indem die Gleitreibung
zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Kunststoffrings 9 und der inneren Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a überwunden
wird.
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Wie
oben erwähnt,
ist zwischen dem Reibring 7 und der ringförmigen Nut 3b ein
vorgegebener axialer Zwischenraum AC gebildet. Wie in 3 gezeigt,
ist ebenfalls zwischen dem inneren Durchmesser des Reibrings 7 und
dem Boden der ringförmigen Nut 3b ein
vorgegebener radialer Zwischenraum RC gebildet. Da die äußere Umfangsfläche des
Kunststoffrings 9 an die innere Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a pressgeschweißt ist,
ist die Untereinheit einschließlich
des Kolbens 3 mit einer ausreichenden Kraft in der Kolbenaufnahmeöffnung 2a gehalten,
so dass es nicht wahrscheinlich ist, dass sie sich von dem Gehäuse 2 löst und herunterfällt.
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Während des
Betriebs eines Motors presst eine Kraft den Kolben 3 als
Folge einer Zunahme der Spannung in der Kette 103 in die
Einrückrichtung. Wenn
die Presskraft die Gesamtkraft übersteigt,
die durch die Kolbenvorspannfeder 4 und den Öldruck innerhalb
der Hochdruckölkammer 5 erzeugt
wird, wird der Kolben 3 in die Einrückrichtung bis zu einer Position
bewegt, an der die Gesamtkraft und die Press kraft im Gleichgewicht
sind. Die Position, an der die Kräfte im Gleichgewicht sind,
befindet sich normalerweise innerhalb der Reichweite des vorgegebenen axialen
Zwischenraums AC. Da die äußere Umfangsfläche des
Kunststoffrings 9 an die innere Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a pressgeschweißt ist und
ein vorgegebener radialer Zwischenraum RC zwischen dem inneren Durchmesser des
Reibrings 7 und dem Bodendurchmesser der ringförmigen Nut 3b ausgebildet
ist, bewegt sich der Reibring 7 nicht zusammen mit dem
Kolben 3 zurück. Die
Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 schreitet aufgrund der Dämpfungswirkung des Öls in der Hochdruckölkammer 5 langsam
fort, welche eine Folge der Ölleckage
durch den Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a und
der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 3 zu dem Außenbereich
des Gehäuses 2 hin
ist.
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Wenn
andererseits ein Erschlaffen der Kette 103 auftritt, bewegt
sich der Kolben 3 als Folge der kombinierten Vorspannkraft,
die durch die Feder 4 und den Öldruck in der Hochdruckölkammer 5 erzeugt
wird, innerhalb der Reichweite des vorgegebenen axialen Zwischenraums
AC nach vorne. Hierbei bewegt sich der Reibring 7 wiederum
nicht zusammen mit dem Kolben 3 nach vorne. Daher kann
sich der Kolben 3 innerhalb einer vorgegebenen Reichweite
der Kolbenbewegung, die dem axialen Zwischenraum AC entspricht,
frei vorwärts
und rückwärts bewegen,
wobei er lediglich durch die Kraft, die als Folge der Kettenspannung
erzeugt wird, und die Kräfte,
die durch die Vorspannfeder 4 und den Öldruck in der Hochdruckölkammer 5 erzeugt
werden, beeinflusst wird. Innerhalb dieses begrenzten Bewegungsbereichs
bewegt sich der Kolben 3 mit exzellentem Ansprechverhalten
rückwärts und
vorwärts.
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Wenn
der Motor gestartet wird, kann die Kette während der kurzen Zeit, bevor
der Druck in dem Öl
in der Hochdruckölkammer 5 aufgebaut
ist, eine signifikante Kraft erzeugen, die den Kolben 3 in
die Einrückrichtung
drückt.
In diesem Fall kann der Kolben 3 über den Bereich hinaus zurückgeschoben werden,
der durch den vorgegebenen axialen Zwischenraum AC erlaubt ist.
Wenn dies auftritt, wird die vordere Endfläche des Reibrings 7 durch
die angrenzende Endfläche
der ringförmigen
Nut 3b des Kolbes 3 unter Druck gesetzt und wird
der Reibring 7 zusammen mit dem Kolben 3 zurück bewegt.
Wenn der Reibring 7 zurück
bewegt wird, wird eine Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 aufgrund der Reibung zwischen der äußeren Um fangsfläche des
Kunststoffrings 9 und der inneren Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a beschränkt. Folglich
lockert sich die Kette 3 lediglich in dem geringen Umfang,
der durch die Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 zugelassen wird. Daher wird die Erzeugung
eines starken Erschlaffens der Kette beim Starten des Motors verhindert
und werden ein Spiel und ein Flattern der Kette, die unmittelbar
nach dem Motorstart erzeugt werden, unterdrückt.
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Da
die Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 durch den Kunststoffring 9 eingeschränkt ist,
ist der Verschleiß der
inneren Umfangsfläche
der Kolbenaufnahmeöffnung 2a vermindert.
Selbst wenn das Gehäuse 2 aus
einer Aluminiumlegierung aufgebaut ist, ist daher eine verschleißbedingte
Vergrößerung des
Zwischenraums zwischen dem Ring und der inneren Umfangswand der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a unterdrückt. Folglich
ist auch eine Verminderung der reibungsbedingten Haltekraft zwischen
der inneren Umfangswandung der Kolbenaufnahmeöffnung 2a und der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 3 unterdrückt.
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Wenn
die Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 während
des Betriebs eines Motors gering ist und innerhalb des Bereichs
des axialen Zwischenraums AC stattfindet, bewegt sich der Kolben 3 ohne
eine Bewegung des Reibrings 7 vorwärts oder rückwärts. In diesem Fall zeigt der
Kolben 3 ein hervorragendes Ansprechverhalten.
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Beim
Starten des Motors ist die Einrückbewegung
des Kolbens 3 durch den Reibungswiderstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kunststoffrings 9 und
der inneren Umfangsfläche
der Kolbenaufnahmeöffnung 2a beschränkt. Daher
ist selbst beim Motorstart ein starkes Erschlaffen der Kette 103 verhindert
und sind ein Spiel und ein Flattern der Kette 103 unterdrückt.
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Da
der Kunststoffring 9 in Reibkontakt mit der inneren Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a ist,
ist der Verschleiß der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a signifikant
geringer als der Verschleiß,
der durch den Stahlring in der oben erwähnten früheren Anmeldung Nr. 11/083,411
erzeugt wird. Selbst wenn das Gehäuse 2 aus einer Aluminiumlegierung
aufgebaut ist, vergrößert sich
der Zwischenraum zwischen der inneren Umfangswand der Kolbenaufnahmeöffnung 2a und
der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 3 nicht schnell als Folge der Reibung und wird die
auf den Kolben 3 ausgeübte
Haltekraft aufrechterhalten.
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Bei
der oben erwähnten
herkömmlichen
Kettenspannvorrichtung gemäß dem US-Patent 6,935,978
müssen
eine Vielzahl von Eingriffsnuten in der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens und eine ringförmige
Führungsnut,
die einen ersten Stopper bildet, ausgebildet werden, um die Rückwärtsbewegung
des Kolbens zu beschränken.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch lediglich erforderlich,
eine ringförmige
Nut in einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens
auszubilden. Folglich kann eine signifikante Reduzierung der Herstellungskosten
realisiert werden.
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Da
die herkömmliche
Kettenspannvorrichtung die Rückwärtsbewegung
des Kolbens beschränkt,
indem eine Eingriffsnut mittels eines Registerrings in Eingriff
mit dem ersten Stopper gebracht wird, erfordert das Design der Parameter
wie beispielsweise die Form und das Material des Registerrings umfangreiche
Studien. Da andererseits bei der vorliegenden Erfindung die Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 durch die Reibung zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Kunststoffrings 9 und der inneren Umfangsfläche der
Kolbenaufnahmeöffnung 2a beschränkt wird,
kann eine signifikante Vereinfachung des Designs der Spannvorrichtung
realisiert werden.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das in den 7 bis 11(C) dargestellt ist, umfasst eine hydraulische
Kettenspannvorrichtung 11 ein Gehäuse 2, einen Kolben 3,
eine Kolbenvorspannfeder 4, eine Hochdruckölkammer 5,
ein Absperrventil 6 und einen Reibring 17, wie
dies in 7 gezeigt ist.
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Die
in 7 gezeigte hydraulische Kettenspannvorrichtung 11 unterscheidet
sich von der hydraulischen Kettenspannvorrichtung 1, die
in 2 gezeigt ist, nur darin, dass bei ihr ein Reibring 17 anstelle
des Reibrings 7 verwendet wird.
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Der
Reibring 17 ist aus einem Stahlring 18 und einem
Kunststoffring 19 zusammengesetzt.
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Der
Stahlring 18 weist einen schrägen Schlitz 18a, wie
dies in den 9(A) und 9(B) gezeigt
ist, und einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Stahlring 18 weist
eine zylindrische Form auf und ist in der radialen Richtung elastisch.
In seinem entspannten Zustand ist der Innendurchmesser des Stahlrings 18 größer als
der Bodendurchmesser der ringförmigen
Nut 3b, die in der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 3 ausgebildet ist. Das Material des Stahlrings 18 kann
aus Stählen
ausgewählt
werden, die geeignete Federeigenschaften aufweisen.
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Der
Kunststoffring 19 weist eine zylindrische Form und eine
dünne Wandung
auf, wie dies in den 10(A) und 10(B) gezeigt ist, und weist eine sich nach innen
erstreckende Schulter 19b an lediglich einem seiner Enden
auf. Der Kunststoffring 19 weist einen axialen Schlitz 19a auf,
der ein Vergrößern des
Durchmessers des Kunststoffrings 19 ermöglicht. Das Material des Kunststoffrings 19 kann beispielsweise
aus technischen Kunststoffen ausgewählt werden, die geeignete Reibungskoeffizienten aufweisen.
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Wie
in den 11(A), 11(B) und 11(C) gezeigt, wird der Reibring 17 durch
Einbauen eines Stahlrings 18 in den Kunststoffring 19 und
Halten des Stahlrings 18 innerhalb des Kunststoffrings 19 mittels
der sich nach innen erstreckenden Schulter 19b an einem
Ende des Rings 19 gebildet. Wenn der Stahlring 18 in
den Kunststoffring 19 eingebaut ist, wird der Durchmesser
des Kunststoffrings 19 mittels einer nach außen gerichteten
Vorspannkraft vergrößert, die
durch den Stahlring 18 erzeugt wird. Wie in 8 gezeigt,
ist die axiale Breite L2 des Reibrings 17 geringer als
die axiale Breite L1 der ringförmigen
Nut 3b des Kolbens 3. Wenn daher der Reibring 17 in
die ringförmige
Nut 3b eingesetzt ist, existiert zwischen dem Reibring 17 und
der Nut 3b ein vorgegebener axialer Zwischenraum AC.
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Der
Aufbau und die Eigenschaften der in 7 gezeigten
hydraulischen Kettenspannvorrichtung 11 sind dieselben
wie der Aufbau und die Eigenschaften der in 2 gezeigten
hydraulischen Kettenspannvorrichtung 1.
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Da
der Kunststoffring 19 der hydraulischen Kettenspannvorrichtung 11 seine
sich nach innen erstreckende Schulter 19b nur an einem
Ende aufweist, ist er einfacher zu formen als der Kunststoffring 9 des
ersten Ausführungsbeispiels.
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Die
Erfindung ist bei verschiedenen Arten von hydraulischen Kettenspannvorrichtungen
anwendbar, wobei dies nicht nur für die gezeigten Spannvorrichtungen
mit Befestigungsflanschen gilt sondern auch für Spannvorrichtungen, die andere Befestigungsmittel
aufweisen.