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Die
folgende Erfindung betrifft einen Spanner mit einem Sperrmechanismus,
der ein Sicherungselement aufweist, das mit den auf der Außenumfangsfläche eines
Kolbens ausgebildeten Zähnen
in Eingriff steht. Genauer gesagt bezieht sich diese Erfindung auf
eine Verbesserung der Konstruktion zum Verringern des Aufprallgeräusches,
das auftritt, wenn die von einer Kette ausgeübte äußere Kraft ein Zurückziehen
des Kolbens bewirkt.
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Generell
finden bei Steuerketten für
Ventilantriebe von Brennkraftmaschinen, Nockenwellenketten für einen
Nockenwellen-Nockenwellen-Antrieb und Ausgleichsketten Spanner Verwendung,
die auf der durchhängenden
Seite einer Kette eingesetzt werden, um den Durchhang der Kette
aufzunehmen und eine Spannung auf die Kette aufzubringen.
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Während des
Betriebes presst sich ein Kolben des Spanners gegen die Kette, um
die Spannung in der Kette aufrechtzuerhalten. Ferner wirkt während des
Betriebes, wenn die Spannung in der Kette aufgrund von Resonanzerscheinungen
einer Kettenlänge
ansteigt, eine übermäßig große Stoßbelastung von
der Kette auf den Kolben des Spanners ein, wodurch bewirkt wird,
dass sich der Kolben in das Gehäuse
des Spanners zurückzieht.
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Um
einen derartigen Rückzug
des Kolbens zu verhindern, findet eine Spannervorrichtung mit einem
Sperrmechanismus Verwendung, wie in der japanischen Offenlegungsschrift
2004-353758 offenbart.
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Der
Sperrmechanismus besitzt Zähne,
die auf der Außenumfangsfläche des
Kolbens ausgebildet sind, ein Klinkenelement, das in einem Klinkenloch
untergebracht ist und sich senkrecht zu einer Kolbenbohrung erstreckt
sowie Klinkenzähne
aufweist, die mit den Zähnen
des Kolbens in Eingriff bringbar sind, und eine Klinkenschraubenfeder,
die das Klinkenelement in Eingriff mit den Zähnen des Kolbens vorspannt.
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Wenn
sich während
des Betriebes der Kolben in der vorstehenden Richtung bewegt, bewegen sich
die Zähne
des Kolbens über
die Zähne
des Klinkenelementes und ermöglichen
die Bewegung des Kolbens in vorstehender Richtung. wenn sich der Kolben
in Rückzugsrichtung
bewegt, treten die Zähne
des Kolbens mit den Klinkenzähnen
des Klinkenelementes in Eingriff und tritt das Klinkenelement mit einer
Endfläche
des Klinkenlochs in Kontakt, wobei die Zähne des Kolbens mit den Klinkenzähnen des Klinkenelementes
in Eingriff stehen, so dass auf diese Weise eine Bewegung des Kolbens
in Rückzugsrichtung
verhindert wird. Wenn sich der Kolben des Standes der Technik zurückzieht,
trifft das sich zusammen mit dem Kolben bewegende Klinkenelement
auf die Endfläche
des Klinkenlochs und erzeugt ein Aufprallgeräusch.
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Es
besteht daher ein Bedarf nach einem Spanner, bei dem das zum Zeitpunkt
des Rückzugs des
Kolbens des Spanners mit einem Sperrmechanismus erzeugte Aufprallgeräusch verringert
ist.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Spanner ein Gehäuse mit
einer Kerbe, die an einem offenen Ende an einer Kolbenbohrung des
Gehäuses
ausgebildet ist und mit der Kolbenbohrung in Verbindung steht, einen
Kolben, der gleitend in der Kolbenbohrung gelagert ist und Zähne auf
seine Außenumfangsfläche aufweist,
eine Kolbenfeder, die in der Kolbenbohrung vorgesehen ist, um den
Kolben in einer vom Gehäuse
vorstehenden Richtung vorzuspannen, und ein Sicherungselement, das
aus einem expandierbaren ringförmigen Körper gebildet
ist, der mit den Zähnen
des Kolbens in Eingriff bringbar ist und einen betätigbaren
Handhabungsabschnitt aufweist.
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Der
Handhabungsabschnitt des Sicherungselementes erstreckt sich durch
die Kerbe des Gehäuses
bis zur Außenseite
desselben. Innerhalb der Kolbenbohrung sind eine obere Anschlagfläche und
eine untere Anschlagfläche
ausgebildet, die mit dem ringförmgien
Körper
des Sicherungselementes in Eingriff bringbar sind. Die Zähne des
Kolbens sind so ausgebildet, dass bei einem Kontakt des ringförmigen Körpers des
Sicherungsgelementes mit der oberen Anschlagfläche der Kolbenbohrung eine
Bewegung des Kolbens ermöglicht
wird und bei einem Kontakt des ringförmigen Körpers des Sicherungs elementes
mit der unteren Anschlagfläche
der Kolbenbohrung eine Rückzugsbewegung
des Kolbens verhindert wird. Der ringförmige Körper des Sicherungselementes besitzt
mindestens einen Wellenabschnitt, der in Axialrichtung elastisch
verformbar ist, wenn er auf die untere Anschlagfläche der
Kolbenbohrung trifft. Alternativ dazu können mindestens zwei Wellenabschnitte
an radial gegenüberliegenden
Positionen auf dem ringförmigen
Körper
vorgesehen sein.
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Wenn
sich bei der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung der Kolben während des Betriebes in vorstehender
Richtung bewegt, bewegt sich das auf den Zähnen des Kolbens gelagerte
Sicherungselement zusammen mit dem Kolben und kontaktiert der ringförmige Körper des
Sicherungselementes die obere Anschlagfläche der Kolbenbohrung des Gehäuses und
tritt mit dieser in Eingriff. Wenn sich in diesem Zustand der Kolben
weiter in vorstehender Richtung bewegt, bewegen sich die Zähne des
Kolbens über
den ringförmigen
Körper des
Sicherungselementes, so dass daher auf diese Weise eine Bewegung
des Kolbens in vorstehender Richtung ermöglicht wird.
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Wenn
sich der Kolben in Rückzugsrichtung bewegt,
bewegt sich das auf den Zähnen
des Kolbens gelagerte Sicherungselement zusammen mit dem Kolben
und tritt der ringförmige
Körper
des Sicherungselementes mit der unteren Anschlagfläche der
Kolbenbohrung des Gehäuses
in Kontakt und mit dieser in Eingriff. In diesem Zustand wird der
Kolben durch den Eingriff des ringförmigen Körpers des Sicherungselementes
mit den Zähnen
des Kolbens und der unteren Anschlagfläche der Kolbenbohrung in Rückzugsrichtung
blockiert und die Bewegung des Kolbens in Rückzugsrichtung somit verhindert.
Wenn der ringförmige
Körper
des Sicherungselementes mit der unteren Anschlagfläche der
Kolbenbohrung in Kontakt tritt, verformt sich der Wellenabschnitt
des ringförmigen
Körpers
auf elastische Weise in Axialrichtung. Auf diese Weise wird die
Stoßbelastung verringert,
wenn der ringförmige
Körper
des Sicherungselementes auf die untere Anschlagfläche der Kolbenbohrung
trifft, so dass auf diese Weise das Aufprallgeräusch zum Zeitpunkt des Rückzugs des Kolbens
gedämpft
wird.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Spanner gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ein Gehäuse
mit einer Kerbe, die an einem offenen Ende einer Kolbenbohrung des
Gehäuses
ausgebildet ist und mit der Kolbenbohrung in Verbindung steht, einen
Kolben, der gleitend in der Bohrung gelagert ist und Zähne auf
seiner Außenumfangsfläche aufweist, eine
Kolbenfeder, die in der Kolbenbohrung vorgesehen ist, um den Kolben
in vorstehender Richtung vom Gehäuse
vorzuspannen, und ein Sicherungselement, das aus einem expandierbaren
ringförmigen Körper gebildet
ist, der mit Zähnen
des Kolbens in Eingriff bringbar ist und einen betätigbaren
Handhabungsabschnitt aufweist.
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Der
Handhabungsabschnitt des Sicherungselementes erstreckt sich durch
die Kerbe des Gehäuses
bis zur Außenseite
desselben. Innerhalb der Kolbenbohrung sind eine obere Anschlagfläche und
eine untere Anschlagfläche
ausgebildet, die mit dem ringförmigen
Körper
des Sicherungselementes in Eingriff bringbar sind. Die Zähne des
Kolbens sind so aus gebildet, dass bei einem Kontakt des ringförmigen Körpers des
Sicherungselementes mit der oberen Anschlagfläche der Kolbenbohrung eine
Vorschubbewegung des Kolbens ermöglicht
wird und bei einem Kontakt des ringförmigen Körpers des Sicherungselementes
mit der unteren Anschlagfläche
der Kolbenbohrung eine Rückzugsbewegung
des Kolbens verhindert wird. Eine auf der unteren Anschlagfläche der Kolbenbohrung
vorgesehene Scheibe ist in Axialrichtung elastisch verformbar, wenn
der ringförmige
Körper
des Sicherungselementes auf die Scheibe trifft.
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Wenn
sich gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Kolben während des Betriebes in Vorschubrichtung
bewegt, bewegt sich das auf den Zähnen des Kolbens gelagerte
Sicherungselement zusammen mit dem Koben und tritt der ringförmige Körper des
Sicherungselementes mit der oberen Anschlagfläche der Kolbenbohrung des Gehäuses in
Kontakt und in Eingriff. In diesem Zustand bewegen sich die Zähne des
Kolbens über
den ringförmigen
Körper
des Sicherungselementes, so dass daher eine Bewegung des Kolbens
in Vorschubrichtung ermöglicht
wird.
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Wenn
sich der Kolben in Rückzugsrichtung bewegt,
bewegt sich das auf den Zähnen
des Kolbens gelagerte Sicherungselement zusammen mit dem Kolben
und tritt der ringförmige
Körper
des Sicherungselementes mit der auf der unteren Anschlagfläche der
Kolbenbohrung des Gehäuses
angeordneten Scheibe in Kontakt und in Eingriff. In diesem Zustand
wird der Kolben durch den Eingriff des ringförmigen Körpers des Sicherungselements
mit den Zähnen
des Kolbens und der Scheibe auf der unteren Anschlagfläche der
Kolbenbohrung in Rückzugsrichtung
blockiert, so dass auf diese weise die Bewegung des Kolbens in Rückzugsrichtung
verhindert wird. Wenn der ringförmige
Körper
des Sicherungselementes mit der Scheibe auf der unteren Anschlagfläche der
Kolbenbohrung in Kontakt tritt, verformt sich die Scheibe auf elastische
Weise in Axialrichtung. Dadurch wird die Stoßbelastung verringert, wenn
der ringförmige
Körper
des Sicherungselementes auf die Scheibe prallt und auf diese Weise
das Aufprallgeräusch
zum Zeitpunkt des Rückzugs
des Kolbens gedämpft.
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Bei
der Scheibe kann es sich um eine Tellerfeder, eine Federscheibe
oder eine Wellenscheibe handeln. Die Wellenscheibe besitzt eine
Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Wellenabschnitten.
Mindestens zwei Wellenabschnitte können an radial gegenüberliegenden
Positionen auf der Scheibe vorgesehen sein.
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Ein
Abstand zwischen dem Sicherungselement und der oberen und unteren
Anschlagfläche
der Kolbenbohrung ermöglicht
eine Axialbewegung des Sicherungselementes innerhalb der Kolbenbohrung.
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Wenn
sich in diesem Fall während
des Betriebes der Kolben in Rückzugsrichtung
bewegt, bewegt sich das auf den Zähnen des Kolbens gelagerte Sicherungselement über den
Abstand zwischen dem Sicherungselement und der unteren Anschlagfläche. Wenn
daher durch die erhöhte
Spannung in der Kette eine übermäßig große Stoßbelastung
auf den Kolben aufgebracht wird, wird verhindert, dass die übermäßig große
Stoßbelas tung
direkt und unmittelbar auf den mit den Zähnen des Kolbens in Eingriff
stehenden ringförmigen
Körper
einwirkt.
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Bei
dem Spanner kann es sich um einen mechanischen Spanner handeln.
In diesem Fall besteht kein Bedarf, einen Ölkreis vorzusehen, der die
Gesamtkonstruktion des Spanners kompliziert macht. Auf diese Weise
wird die Konstruktion vereinfacht und werden die Herstellkosten
verringert.
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Es
folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Spanners gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 einen
Längsschnitt
des Spanners der 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Abschnittes des Kolbens der 1;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Sicherungseleelementes der 1;
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5 eine
vergrößerte Teilansicht
von 2, die den Zustand zeigt, in dem der Koben zurückgezogen
ist; und
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6 eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die 5 der obigen
Ausführungsform
entspricht.
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Die 1–5 zeigen
einen Spanner gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in den 1 und 2 gezeigt,
umfasst ein Spanner 1 ein Gehäuse 2 mit einer axial
verlaufenden Kolbenbohrung 2a und einer Kerbe 2b,
die an einem offenen Ende der Kobenbohrung 2a ausgebildet
ist und in radialer Verbindung mit der Kolbenbohrung 2a steht.
Ein Hohlkolben 3 ist gleitend in der Kolbenbohrung 2a gelagert
und besitzt Zähne 3a (siehe 3),
die auf der Außenumfangsfläche des
Kolbens 3 ausgebildet sind. Der Kolben wird in einer vom
Gehäuse
vorstehenden Richtung von einer Kolbenfeder 4 vorgespannt,
die in der Kolbenbohrung 2a vorgesehen ist. Ein Sicherungselement 5 ist
innerhalb der Zähne 3a des
Kolbens 3 gelagert.
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Wie
in 4 gezeigt, ist das Sicherungselement 5 aus
einem expandierbaren ringförmigen
Körper 50 gebildet,
der mit den Zähnen 3a des
Kolbens 3 in Eingriff bringbar ist und ein Paar von betätigbaren
Handhabungsabschnitten 51 aufweist, mit denen eine Bedienungsperson
den ringförmigen
Körper 50 auf
weiten kann. Die Handhabungsabschnitte 51 erstrecken sich
durch die im Gehäuse 2 ausgebildete Kerbe 2b bis
zur Außenseite
des Gehäuses 2.
Der ringförmige
Körper 50 besitzt
Wellenabschnitte 50a, die nach oben vorstehen. Diese Wellenabschnitte 50a können elastisch
komprimiert und verformt werden, wenn eine Druckkraft in Axialrichtung
auf die Wellenabschnitte 50a aufgebracht wird. Bei diesem Beispiel
sind die Wellenabschnitte 50a in zwei Positionen vorgesehen,
die in Radialrichtung gegenüberliegen.
Es können
jedoch auch drei oder mehr Wellenabschnitte vorhanden sein. Ein
konkaver Abschnitt 20 auf der anderen Um fangsfläche der
Kolbenbohrung 2a erstreckt sich in Umfangsrichtung entlang
der Kolbenbohrung 2a. Eine obere Anschlagfläche 20a und
eine untere Anschlagfläche 20b,
mit denen der ringförmige
Körper 50 des
Sicherungselementes 5 in Eingriff treten kann, sind im
konkaven Abschnitt 20 ausgebildet.
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Die
Zähne 3a des
Kolbens 3 sind so ausgebildet, dass bei einem Kontakt und
Eingriff des ringförmigen
Körpers 50 des
Sicherungselementes 5 mit der oberen Anschlagfläche 20a des
konkaven Abschnittes 20 der Kobenbohrung 2a eine
Bewegung des Kolbens 3 in Vorschubrichtung ermöglicht wird. wenn
der ringförmige
Körper 50 des
Sicherungselementes 5 mit der unteren Anschlagfläche 20b des konkaven
Abschnittes 20 der Kolbenbohrung 2a in Kontakt
und Eingriff tritt, wird demgegenüber die Bewegung des Kolbes 3 in
Rückzugsrichtung
verhindert.
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Wenn
sich während
des Betriebes des Spanners 1 der Kolben in Vorschubrichtung
bewegt, wird das innerhalb der Zähne 3a des
Kolbens 3 gelagerte Sicherungselement 5 zusammen
mit dem Kolben 3 bewegt und kontaktiert der ringförmige Körper 50 des Sicherungselementes 5 die
obere Anschlagfläche 20a des
konkaven Abschnittes 20 der Kolbenbohrung 2a und
tritt hiermit in Eingriff. In diesem Zustand bewegen sich die Zähne 3a des
Kolbens 3 über
den ringförmigen
Körper 50 des
Sicherungselementes 5 und wird eine Bewegung des Kolbens 3 in
Vorschubrichtung ermöglicht.
Während
des Betriebes bringt der distale Endabschnitt 30 des Kolbens 3 eine Druckkraft über einen
Spannerarm (nicht gezeigt) auf die Kette auf, so dass auf diese
Weise Spannung in der Kette aufrechterhalten wird.
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Wenn
sich der Kolben 3 in Rückzugsrichtung bewegt,
wird das innerhalb der Zähne 3a des
Kolbens 3 gelagerte Sicherungselement 5 zusammen mit
dem Kolben 3 bewegt und tritt der ringförmige Körper 50 des Sicherungselementes 5 mit
der unteren Anschlagfläche 20b des
konkaven Abschnittes 20 der Kolbenbohrung 2a in
Kontakt und Eingriff (siehe 5). In diesem
Zustand wird der Kolben 3 in Rückzugsrichtung blockiert, so
dass eine Rückzugsbewegung
des Kolbens durch den Eingriff des ringförmigen Körpers 50 des Sicherungselementes 5 mit den
Zähnen 3a des
Kolbens 3 und der unteren Anschlagfläche 20b der Kolbenbohrung 2a verhindert wird.
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Wenn
darüber
hinaus in diesem Fall der ringförmige
Körper 50 des
Sicherungselementes 5 die untere Anschlagfläche 20b der
Kolbenbohrung 2a kontaktiert, verformen sich die Wellenabschnitte 50a des
ringförmigen
Körpers 50 auf
elastische Weise in Axialrichtung. Dadurch kann die Stossbelastung
verringert werden, wenn der ringförmige Körper 50 des Sicherungselementes 5 auf
die untere Anschlagfläche 20b der
Kolbenbohrung 2a trifft, und das Aufprallgeräusch beim
Zurückziehen
des Kolbens gedämpft
werden.
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Da
ferner in diesem Fall ein Abstand c zwischen dem ringförmigen Körper 50 des
Sicherungselementes 5 und der oberen und unteren Anschlagfläche 20a, 20b vorgesehen
ist, wird eine Axialbewegung des Sicherungselementes 5 (siehe 2)
ermöglicht,
wenn sich der Kolben 3 in Rückzugsrichtung bewegt. Das
innerhalb der Zähne 3a des
Kolbens 3 gelagerte Sicherungselement 5 bewegt
sich über
die Länge
des Abstandes C zwischen der oberen und unteren Anschlagfläche. Dadurch
kann selbst in dem Fall, in dem eine erhöhte Kettenspannung eine übermäßig große Aufprallkraft
auf den Kolben 3 aufbringt, die übermäßig große Aufprallkraft daran gehindert
werden, direkt und unmittelbar auf den ringförmigen Körper 50 des Sicherungselementes 5,
das mit den Zähnen 3a des
Kolbens 3 in Eingriff steht, einzuwirken.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Sicherungselement 5 mit
Wellenabschnittes 50a versehen. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt.
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6 zeigt
eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen identische
oder wirkungsmäßig entsprechende
Elemente. 6 entspricht 5 der vorhergehenden
Ausführungsform.
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Gemäß 6 ist
eine Tellerfeder 6 als Scheibe zwischen dem ringförmigen Körper 50 des
Sicherungselementes 5 und der unteren Anschlagfläche 20b im
konkaven Abschnitt 20 des Gehäuses 2 vorgesehen.
Keine Wellenabschnitte sind hierbei auf dem Sicherungselement 5 ausgebildet.
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Wenn
sich während
des Betriebes der Kolben 3 in Vorschubrichtung bewegt,
wie dies bei der vorhergehenden Ausführungsform der Fall ist, wird das
innerhalb der Zähne 3a gelagerte
Sicherungselement 5 zusammen mit dem Kolben 3 bewegt
und tritt der ringförmige
Körper 50 des
Sicherungselementes 5 mit der oberen Anschlagfläche 20a des
konkaven Ab schnittes 20 der Kolbenbohrung 2a in
Kontakt und in Eingriff. In diesem Zustand bewegen sich die Zähne 3a des
Kolbens über
den ringförmigen
Körper 50 des
Sicherungselementes 5 und wird eine Bewegung des Kolbens 3 in
Vorschubrichtung zugelassen.
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Wenn
sich der Kolben 3 in Rückzugsrichtung bewegt,
wird das innerhalb der Zähne 3a gelagerte Sicherungselement 5 zusammen
mit dem Kolben 3 bewegt und kontaktiert der ringförmige Körper 50 des Sicherungselementes 5 die
Tellerfeder 6, die auf der unteren Anschlagfläche 20b des
konkaven Abschnittes 20 der Kolbenbohrung 2a angeordnet
ist (siehe 6). In diesem Zustand wird der
Kolben 3 durch den Eingriff des ringförmigen Körpers 50 des Sicherungselementes 5 mit
den Zähnen 3a des
Kolbens 3 und der Tellerfeder 6 in Rückzugsrichtung
blockiert, so dass eine Rückzugsbewegung
des Kolbens 3 verhindert wird.
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Wenn
ferner in diesem Fall der ringförmige Körper 50 des
Sicherungselementes 5 die Tellerfeder 6 kontaktiert,
verformt sich die Tellerfeder 6 in Axialrichtung auf elastische
Weise so, dass die Höhe
der Tellerfeder verringert wird. Dadurch kann die Stossbelastung
verringert werden, wenn der ringförmige Körper 50 des Sicherungselementes 5 auf
den Boden des konkaven Abschnittes 20 trifft, und das Aufprallgeräusch beim
Rückzug
des Kolbens gedämpft werden.
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Die
Scheibe, die im konkaven Abschnitt 20 des Gehäuses 2 angeordnet
ist, ist nicht auf eine Tellerfeder beschränkt. Sie kann vielmehr auch
als Federscheibe oder Wellenscheibe ausgebildet sein. Sowohl eine
Federscheibe als auch eine Wellenscheibe besitzt eine Vielzahl von
mit Umfangsabstand angeordneten Wellenabschnitten.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
kann das Sicherungselement 5 mit den Wellenabschnitten 50a der
ersten Ausführungsform,
die in 4 gezeigt ist, mit der Tellerfeder, der Federscheibe
oder der Wellenscheibe der zweiten Ausführungsform gemäß 6 kombiniert
sein.
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Bei
den vorstehend erwähnten
Ausführungsformen
wurde ein mechanischer Spanner als Beispiel für einen Spanner ausgewählt. Durch
Verwendung dieses mechanischen Spanners kann ein komplizierter Hydraulikkreis
entfallen, so dass die Konstruktion vereinfacht wird und die Herstellkosten
verringert werden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei
einem hydraulischen Spanner Anwendung finden.
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Es
versteht sich daher, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung lediglich beispielhaft sind für die Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien.
Durch die Bezugnahme auf Einzelheiten der dargestellten Ausführungsformen
soll in keiner Weise der Umfang der Patentansprüche eingeschränkt werden.
Die Patentansprüche selbst
enthalten diejenigen Merkmale, die als erfindungswesentlich angesehen
werden.