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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere für Ketten,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Die
DE 1 650 620 A1 zeigt
eine Kettenspannvorrichtung, insbesondere für Steuerketten bei Brennkraftmaschinen,
die im wesentlichen einen geführten
Kolben aufweist, der unter der Wirkung einer Feder steht und mittelbar
oder unmittelbar auf die Kette wirkt, und bei welcher der Kolben
entgegen der Federkraft unter dem Einfluss einer Sperre steht.
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Die
Sperre ist von mindestens einem den Kolben umgebenden Federelement
gebildet, welches je nach Stellung des Kolbens in eine entsprechende
ringförmige
und entgegen der Federkraft sperrende Ausnehmung einfällt, wobei
das Federelement mit einem axialen Spiel in die Kolbenführung eingelassen
ist. Das Axialspiel ermöglicht
eine begrenzte Rücklaufbewegung
des Kolbens, wobei das Axialspiel gestuft und somit die Rücklaufbewegung ebenfalls
gestuft ist.
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Die
Feinstufung des Axialspiels kann bei dieser Kettenspannvorrichtung
nicht beliebig verfeinert werden, wenn ein bestimmtes Abstützmoment
nicht unterschritten werden soll.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung mit
einer stufenlosen Sperre und Rücklaufbewegung
des Kolbens zu schaffen.
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Lösung
der Aufgabe
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Die
Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Rücklaufbewegung des Kolbens
stufenlos erfolgen kann. Ferner ist eine definierte Rücklaufbewegung
des Kolbens durch die Auswahl der Federkonstante des Dämpfungselements
erzielbar. Durch die Kombination des Körpers und des Dämpfungselements
ist hierdurch sowohl eine Sperrung (Interaktion der Sperrvorrichtung
mit dem Körper)
als auch eine Dämpfung
der Rücklaufbewegung
des Kolbens möglich.
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Vorteilhafterweise
ist die Federkonstante des Dämpfungselements
größer im Vergleich
zu der Feder, so dass durch die Rücklaufbewegung des Kolbens
das zulässige
Maß für die Spannung
des Zugmittels nicht unterschritten wird.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist das Sperrelement eine Kugel. Die Kugel bildet
mit dem Körper
eine geringe Kontaktfläche
im Vergleich zu anderen geometrischen Ausführungen des Sperrelements,
so dass bei einer Auswärtsbewegung
des Kolbens gegenüber
dem Gehäuse
die durch das Abrollen der Kugel gegenüber dem Körper auftretende Rollreibung
gering ist und somit ein schnelles Ausfahren des Kolbens möglich ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Sperrelement ein Keil. Unter anderem durch die Wahl des Winkels
der Keilspitze, der idealerweise zwischen 10° und 35° beträgt, und der Größe der Kontakffläche zwischen
dem Keil und dem Körper
kann die Haftreibung bei der Einwärts- und Auswärtsbewegung
des Kolbens gegenüber
dem Gehäuse
variiert werden. Die Fläche
des Keils, die der Oberfläche
des Körpers
gegenüberliegt,
kann sowohl als Ebene ausgebildet oder an die Oberfläche bzw.
Kontur des Körpers
angepasst sein. Im Vergleich zu einer Kugel als Sperrelement weist ein
Keil eine geringere Flächenpressung
auf.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Sperrvorrichtung eine Feder, um ein Verpressen
des Sperrelements zu verhindern.
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In
weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der
Erfindung ist der Körper
ein Stößel oder
eine Hülse.
Um eine Sperrwirkung des Sperrelements gegenüber dem Körper zu erzielen, muss zumindest
die Kontakffläche
des Körpers
nicht verformbar ausges- taltet sein. Bei einer Hülsenform
ist es möglich,
dass das Dämpfungselement
teilweise in das Innere der Hülse
hereinragt, wobei eine Abstützung
der Hülse gegenüber dem
Dämpfungselement
zur Kraftübertragung
gewährleistet
sein muss.
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In
anderen vorteilhaften Ausführungsformen der
Erfindung ist das Dämpfungselement
eine Feder, ein Elastomer oder Kombinationen davon. Als Dämpfungselement
eignet sich jedes elastische Material.
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Die
erfindungsgemäße Spannvorrichtung
ist insbesondere für
Ketten zum Antrieb von Steuertrieben bzw. Nebenaggregaten von Brennkraftmaschinen
geeignet. Mit der Spannvorrichtung ist es möglich, die durch das Zugmittel
erzeugten Vibrationen und Impulsstöße abzudämpfen und gleichzeitig die Spannung
des Zugmittels an die Längung
stufenlos anzupassen.
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Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1:
eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im Vollschnitt;
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2a:
den Detailausschnitt I aus 1 in vergrößerter Darstellung,
der den Kolben vor der Einwärtsbewegung
zeigt;
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2b:
den Detailausschnitt I aus 1 in vergrößerter Darstellung,
der den Kolben nach der Einwärtsbewegung
und vor der Auswärtsbewegung zeigt;
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3:
die Draufsicht auf die Spannvorrichtung gemäß Schnitt II-II aus 1;
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4:
eine perspektivische Ansicht auf einen Teil der in 1 dargestellten
Spannvorrichtung;
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5:
eine Vorderansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im Vollschnitt;
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6a:
den Detailausschnitt III aus 5 in vergrößerter Darstellung,
der den Kolben vor der Einwärtsbewegung
zeigt;
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6b:
den Detailausschnitt III aus 5 in vergrößerter Darstellung,
der den Kolben nach der Einwärtsbewegung
und vor der Auswärtsbewegung zeigt;
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7:
eine Vorderansicht einer anderen erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im Schnitt.
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Die
in 1 dargestellte Spannvorrichtung 1 ist
zum Spannen eines endlosen Zugmittels, beispielsweise einer Antriebskette,
einer Brennkraftmaschine und zur Dämpfung gegen Vibrationen geeignet.
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Die
Spannvorrichtung 1 umfasst ein zylinderförmiges Gehäuse 2,
welches eine Öffnung 3 und
einen Boden 4 aufweist. In der Öffnung 3 ist ein Kolben 5 gegenüber dem
Gehäuse 2,
beispielsweise zum Spannen einer nicht dargestellten Kette, translatorisch
bewegbar. Der Kolben 5 ist als Hohlkörper 6 ausgebildet.
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Zwischen
dem Boden 4 des Gehäuses 2 und dem
Kolben 5 ist eine Feder 7 angeordnet, so dass der
Kolben 5 gegenüber
dem Gehäuse 2 vorgespannt
ist.
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In
dem Gehäuse 2 ist
ein nicht verformbarer Körper 8,
beispielsweise ein Stößel oder
eine Hülse, angeordnet,
der gegenüber
dem Gehäuse 2 mittels eines
Dämpfungselements 9,
beispielsweise eine Feder, ein Elastomer oder Metallschaum, welches
an dem einen Ende an dem Boden 4 des Gehäuses 3 anliegt
oder verbunden ist, translatorisch bewegbar ist. Der Körper 8 ist
in dem Hohlkörper 6 angeordnet und
gegenüber
diesen translatorisch bewegbar. Der Hohlkörper 6 umfasst eine
Sperrvorrichtung 10, wobei diese Sperrelemente 11 in
Form von Kugeln und keilförmige
Ausnehmungen 12 umfasst.
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In 2a ist
dargestellt, dass durch Vibrationen oder Impulsstöße des Zugmittels
erzeugte Kraft der Kolben 5 in Richtung des Pfeils A gegenüber dem Gehäuse 2 translatorisch
bewegt wird, und die Sperrelemente 11, die spielfrei in
den Ausnehmungen 12 gelagert sind, in Richtung des Pfeils
B an dem Körper 8 abrollen
(Gleitreibung) und zwischen den Ausnehmungen 12 und dem
Körper 8 gepresst
werden (Haftreibung), so dass zwischen dem Kolben 5 und
dem Körper 8 eine
nahezu abrupte Sperrwirkung auftritt. Da der Körper 8 gegenüber dem
Gehäuse 2 mittels
des Dämpfungselements 9 verbunden
ist oder sich auf diesem abstützt,
ist der Kolben 5 nach der Sperrung über die Sperrvorrichtung 10 weiter
in Richtung des Pfeils A translatorisch bewegbar und wird über das
Dämpfungselement 9 gedämpft, so
dass die Kraft über
das Dämpfungselement 9 auf
das Gehäuse 3 übertragen
wird. Das Dämpfungselement 9 ist gegenüber der
Feder 7 härter,
d.h. das Dämpfungselement 9 hat
eine höhere
Federkonstante gegenüber der
Feder 7, so dass die Rücklaufbewegung
des Kolbens 5 begrenzt ist.
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In 2b ist
dargestellt, dass die Kraft, die an dem Kolben 5 anliegt
und in Richtung des Pfeils A wirkt, geringer im Vergleich zu der
Federkraft der Feder 7 ist, der Kolben 5 durch
die Federkraft in Richtung des Pfeils C translatorisch bewegt wird
und die Haftreibung der Sperrelemente 11 in eine Gleitreibung übergeht,
so dass diese in Richtung des Pfeils D an dem Körper 8 abrollen.
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In 3 ist
eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte
Spannvorrichtung 1 im Schnitt gezeigt. Die Sperrvorrichtung 10 umfasst
8 Sperrelemente 11 in 8 Ausnehmungen 12.
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In 4 ist
eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der Spannvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt.
In jeder der keilförmigen
Ausnehmungen 12 der Sperrvorrichtung 10 ist ein
Sperrelement 11 in Form einer Kugel angeordnet.
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Da
die Sperrvorrichtung 10 gegenüber dem Körper 8 in Richtung
des Pfeils A sperrt, ändert
sich die relative Lage der Spannvorrichtung 10 und somit auch
der Kolben 5 gegenüber
dem Körper 8 und
somit auch zum Gehäuse 3 mit
der zeitlichen Längung des
Zugmittels in Richtung des Pfeils C. Hierdurch wird eine stufenlose
Sperrung und Spannen realisiert.
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Die
in 5 dargestellte Spannvorrichtung 1 unterscheidet
sich zu der der Spannvorrichtung 1 in 1 dadurch,
dass die Spannelemente 11 Keile anstatt Kugeln sind. Der
Winkel α des
Keils liegt idealerweise zwischen 10° und 35°. Gegenüber einer Kugel weist ein Keil
eine geringere Flächenpressung
auf.
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In 6a ist
der Kolben 5 vor der Einwärtsbewgung in Richtung des
Pfeils A dargestellt. Während
der Einwärtsbewegung
des Kolbens 5 in Richtung des Pfeils A gleitet das Sperrelement 11 in
Richtung des Pfeils E auf dem Körper 8 und
der Innenfläche
der Ausnehmung 12 zuerst (Gleitreibung) bevor er durch
Haftreibung zwischen dem Körper 8 und
der Ausnehmung 12 gepresst wird.
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In 6b ist
der Kolben 5 nach der Einwärtsbewgung und vor der Auswärtsbewegung
dargestellt. Während
der Auswärtsbewegung
des Kolbens 5 in Richtung des Pfeils C geht die Haftreibung
zwischen dem Sperrelement 11 und dem Körper 8 und der Ausnehmung 12 in
eine Gleitreibung über,
so dass das Sperrelement in Richtung des Pfeils F gleitet.
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Die
in 7 gezeigte Spannvorrichtung 1 weist eine
Sperrvorrichtung 10 gemäß der in 1 auf,
wobei die Sperrvorrichtung 10 zusätzlich noch eine Feder 13 umfasst.
Die Feder 13 ist an dem einen Ende an dem Kolben 5 in
Anlage und an dem anderen Ende durch Vorspannung an der Oberseite
der Ausnehmung 12 in Anlage. Bei der Einwärtsbewegung
des Kolbens 5 in Richtung des Pfeils A wird die Feder 13 durch
die Bewegung des Sperrelements 11 in Richtung des Pfeils
B zusammengedrückt.
Bei der Auswärtsbewegung
des Kolbens 5 in Richtung des Pfeils C entspannt sich die
Feder 13 wieder. Durch die Feder 13 wird durch
deren Zusammendrücken und
Entspannen verhindert, dass sich das Sperrelement 11 sich
zwischen der Ausnehmung 12 und dem Körper 8 verpressen
kann.
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Die
Spannvorrichtung 1 ist für jede Einbaulage geeignet,
da die Spannelemente 11 den Körper 8 gegen ein ungewolltes „Herausrutschen" in Richtung des
Pfeils C aus dem Gehäuse 3 hindern.
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Bei
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 treten
durch die Sperrwirkung sowohl bei dem Kolben 5, der Sperrvorrichtung 10 als
auch beim Körper 8 keine
gewollten Verformungen auf. Die Verformung tritt im Dämpfungselement 9 auf.
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- 1
- Spannvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Öffnung
- 4
- Boden
- 5
- Kolben
- 6
- Hohlkörper
- 7
- Feder
- 8
- Körper
- 9
- Dämpfungselement
- 10
- Sperrvorrichtung
- 11
- Sperrelement
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Feder
- A
- Pfeil
- B
- Pfeil
- C
- Pfeil
- D
- Pfeil
- E
- Pfeil
- F
- Pfeil
- α
- Winkel