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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung von der Art,
wie sie zur Aufbringung einer geeigneten Spannung auf einen Steuertrieb,
eine Steuerkette oder dergleichen bei einem Fahrzeugmotor verwendet
wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung,
die sich so einstellen lässt, dass deren Kolben nicht lediglich
in einem horizontalen, sondern auch in einem schräg aufwärts
oder schräg abwärts gerichteten Winkel abragen
kann.
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Diese
Anmeldung nimmt die Priorität der
japanischen Patentanmeldung 2007-161310 in
Anspruch, die am 19. Juni 2007 eingereicht worden ist. Die Offenbarung
der
japanischen Patentanmeldung 2007-161310 wird
hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Hydraulische
Spannvorrichtungen sind weit verbreitet, um bei laufenden Übertragungsmedien wie
beispielsweise Steuerketten von Motoren, die bei einem Verbrennungsmotor
Kraft von einer Kurbelwelle auf eine oder mehrere die Ventile betätigenden
Nockenwellen übertragen, Vibrationen zu unterdrücken und
eine geeignete Spannung aufrechtzuerhalten.
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Eine
herkömmliche hydraulische Spannvorrichtung wird in der
U.S.-Patentanmeldung 2002/0142871 beschrieben, die am 3. Oktober
2002 veröffentlicht worden ist. Wie in den 16 und 17 gezeigt,
passt bei der herkömmlichen hydraulischen Spannvorrichtung 500 ein
Kolben 520 rutschbar in ein den Kolben aufnehmendes Loch 511 in
einem Gehäuse 510 und ragt von dem den Kolben aufnehmenden
Loch ab. Ein hohler zylindrischer Abschnitt 521 ist in
dem Kolben mit einem offenen, zu einem geschlossenen Ende des den
Kolben aufnehmenden Lochs weisenden Ende ausgebildet. Eine den Kolben
unter Vorspannung setzende Feder 550 erstreckt sich von
dem geschlossenen Ende des den Kolben aufnehmenden Lochs in den
hohlen Abschnitt 521 des Kolbens 520 und presst
gegen ein geschlossenes Ende des hohlen Abschnitts angrenzend an
das abragende Ende des Kolbens, wobei der Kolben in die abragende
Richtung unter Vorspannung gesetzt wird.
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Eine
Hochdruckkammer R wird durch das den Kolben aufnehmende Loch 511 und
den hohlen zylindrischen Abschnitt 521 des Kolbens 520 gebildet.
Eine Absperrventileinheit 540 ist in der Hochdruckkammer
vorgesehen. Wie in 17 gezeigt, umfasst die Absperrventileinheit
eine Kugelaufnahme 541, eine Prüfkugel 542,
die an die Kugelaufnahme 541 angrenzt, eine die Kugel unter
Vorspannung setzende Feder 543, welche die Prüfkugel 542 gegen die
Kugelaufnahme 541 presst, und einen Halter 544, der
die die Kugel unter Vorspannung setzende Feder 543 aufnimmt.
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Wenn
die herkömmliche hydraulische Spannvorrichtung 500 in
einem Abwärtswinkel an einen Motor montiert wird, wie in 16 gezeigt,
d. h. wenn diese so eingebaut wird, dass deren Kolben in eine schräge
Abwärtsrichtung abragt, wird die Hochdruckkammer R mit Öl
gefüllt, wenn der Motor im Betrieb ist, und erhält
die Spannvorrichtung eine geeignete Kontrolle der Kettenspannung
aufrecht. Eine Dämpfung der Vibration wird durch den Austritt
von Öl durch eine kleine Lücke zwischen dem den
Kolben aufnehmenden Loch 511 des Gehäuses 510 und
der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 520 erreicht.
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In
der Hochdruckkammer R wird Öl durch die Absperrventileinheit 540 nachgefüllt.
Wenn jedoch der Motor über eine längere Zeitdauer
nicht betrieben wird, kann das Öl in der Hochdruckkammer
R aufgrund der Schwerkraft durch die Lücke zwischen dem
den Kolben aufnehmenden Loch und dem Kolben nach unten austreten,
wie in 17 gezeigt. Außenluft
A wird bei Atmosphärendruck in die Hochdruckkammer R durch
die zuvor erwähnte Lücke eingesaugt, wobei das Öl
ersetzt wird und ein fortschreitender Ölaustritt ermöglicht
ist. Die Luft A vermischt sich dann mit dem Öl in der Hochdruckkammer
und sammelt sich im oberen Bereich der Kammer an, wie in 17 gezeigt.
Da die angesammelte Luft komprimierbar ist, wird der dampfende Effekt
der Spannvorrichtung beeinträchtigt, wobei ein Rückschlag
der Steuerkette nicht verhindert werden kann und ungewöhnliche
Geräusche erzeugt werden. Übermäßiger Rückschlag
kann zu einer Beschädigung der Steuerkette führen.
Zusätzlich erhöht sich der Ölverbrauch bei
der Spannvorrichtung, und die Ölpumpe muss eine erhöhte Ölmenge
für die Spannvorrichtung bereitstellen.
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Bei
der Herstellung der herkömmlichen hydraulischen Spannvorrichtung 500 ist
es wichtig, ein genaues Spiel zwischen dem den Kolben aufnehmenden
Loch des Gehäuses und der äußeren Umfangsfläche
des Kolbens zu schaffen, um eine geeignete Dämpfung bei
Vermeidung übermäßigen Ölaustritts
zu bewirken. Das Erreichen der erforderlichen Genauigkeit verlangt
besondere Maßnahmen, um Größenfehler
zu vermeiden, besondere Oberflächenbearbeitung, Auswahl
geeigneter Materialien und eine Messung des Ölaustritts.
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein oder mehrere
der zuvor erwähnten Probleme zu lösen. Es ist
eine generelle Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Spannvorrichtung
anzugeben, bei der die volle hydraulische Dämpfkraft sowohl
zur Zeit des Motorstarts als auch während des darauffolgenden
Betriebs des Motors erreicht wird, so dass ein Rückschlag
der Steuerkette und übermäßige Veränderungen
der Kettenspannung vermieden werden und die Erzeugung ungewöhnlicher
Geräusche verhindert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung
umfasst ein Gehäuse, das ein einen Kolben aufnehmendes
Loch mit einer inneren zylindrischen Wand und einem bodenseitigen
Ende aufweist. Ein Kolben, der eine äußere zylindrische
Fläche aufweist, ist in dem den Kolben aufnehmenden Loch
rutschbar und ragt von diesem ab, um Spannung auf eine laufende
Kette aufzubringen. Der Kolben weist einen inneren hohlen Abschnitt
mit einer inneren zylindrischen Wand und einer Öffnung
auf, die zum bodenseitigen Ende des den Kolben aufnehmenden Lochs
weist. Der Kolben weist weiterhin einen ringförmigen Endabschnitt
auf, der dessen Öffnung umgibt. Ein Teil des hohlen inneren
Abschnitts des Kolbens bildet eine erste Hochdruckölkammer.
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Eine
den Kolben unter Vorspannung setzende Feder ist in der Hochdruckölkammer
angeordnet und treibt den Kolben in eine Richtung, um aus dem Gehäuse
zu ragen. Ein Ölversorgungskanal ist in dem Gehäuse
bereitgestellt, um die Hochdruckölkammer mit Öl
zu versorgen. Eine Absperrventileinheit ist angeordnet, um Ölfluss
von der Hochdruckölkammer durch den Ölversorgungskanal
zu verhindern.
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Eine
hohle Hülse, die ein erstes Ende aufweist, das an dem bodenseitigen
Ende des den Kolben aufnehmenden Lochs befestigt ist, steht mit
dem Ölversorgungskanal in Verbindung. Die Hülse
erstreckt sich in den inneren hohlen Abschnitt des Kolbens, wobei
das Innere der Hülse ein Ölreservoir bildet und
die Hülse eine äußere zylindrische Umfangsfläche
aufweist, die in Rutschkontakt mit der inneren zylindrischen Wand
des Kolbens steht. Die Absperrventileinheit ist an der Hülse
angrenzend an ein zweites Ende der Hülse befestigt, welches
deren erstem Ende gegenüberliegt, so dass die Absperrventileinheit
innerhalb des inneren hohlen Abschnitts des Kolbens angeordnet ist.
Eine zweite Hochdruckölkammer wird definiert durch einen
Teil der inneren Wand des den Kolben aufnehmenden Lochs, das bodenseitige
Ende des den Kolben aufnehmenden Lochs, den ringförmigen
Endabschnitt des Kolbens und einen Abschnitt der äußeren
Umfangsfläche der Hülse. Es sind Mittel bereitgestellt,
um die Herstellung des Gleichgewichts zwischen dem Öldruck
in der ersten Hochdruckkammer und dem Öldruck in der zweiten Hochdruckkammer
zu beschleunigen.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel einen an der äußeren
Umfangsfläche der hohlen Hülse ausgebildeten Kanal,
wobei der Kanal für einen Ölaustausch zwischen
der ersten Hochdruckkammer und der zweiten Hockdruckkammer sorgt.
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Bei
einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel einen
an der Hülse angrenzend an deren erstes Ende ausgebildeten
Kanal, wobei der Kanal für einen Ölaustausch zwischen
der zweiten Hochdruckkammer und dem im Inneren der Hülse
ausgebildeten Ölreservoir sorgt.
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Wenn
ein Motor, in den die Spannvorrichtung mit deren schräg
nach unten ragendem Kolben eingebaut ist, über eine lange
Zeitdauer nicht in Betrieb ist, tritt Außenluft nicht in
die erste Hochdruckkammer ein, die unterhalb der zweiten Hochdruckkammer
angeordnet ist, selbst wenn Öl von der zweiten Hochdruckkammer,
die den hinteren Abschnitt der Hülse umgibt, aufgrund der
Schwerkraft durch die kleine Lücke zwischen dem den Kolben
aufnehmenden Loch und dem Kolben austritt und Außenluft
in die zweite Hochdruckkammer eingesaugt wird. Die Dämpfwirkung,
die sich aus dem Ölaustritt durch eine Lücke zwischen
der Hülse und der inneren Wand des Kolbens ergibt, wird
nicht beeinträchtigt, und ein Rückschlag der Steuerkette
beim Starten des Motors und ungewöhnliche Geräusche
werden vermieden.
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Da
der Kolben zwischen der inneren Umfangswand des den Kolben aufnehmenden
Lochs und der äußeren Umfangsfläche der
Hülse rutscht, wird weiterhin ein Labyrinth gebildet, das
aus einer ersten Lücke zwischen der äußeren
Umfangsfläche der Hülse und der inneren zylindrischen
Wand des Kolbens und einer zweiten Lücke zwischen der äußeren
Umfangsfläche des Kolbens und der inneren Umfangsfläche
des den Kolben aufnehmenden Lochs besteht. Daher wird der Ölaustritt
vom Inneren der Spannvorrichtung unterdrückt und kann das Öl
in der Spannvorrichtung über einen langen Zeitraum zurückbehalten
werden.
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Die
bei Bewegung des Kolbens auftretenden Volumenänderungen
der ersten und zweiten Hochdruckkammer unterscheiden sich. Folglich
kann zwischen den Drücken in den beiden Kammern ein Unterschied
erzeugt werden. Da Mittel zur beschleunigten Herstellung eines Öldruckgleichgewichts
vorgesehen sind, um den Druck zwischen der ersten und der zweiten
Hochdruckkammer auszugleichen, wird zum Zeitpunkt des Motorstarts
der Öldruck in der zweiten Hochdruckkammer schnell dem Öldruck
in der ersten Hochdruckkammer angeglichen und während des
darauffolgenden Motorbetriebs aufrechterhalten. Die Fähigkeit
des Kolbens, einen Rückschlag der Steuerkette beim Motorstart
zu verhindern und Spannungsänderungen der Steuerkette während
des darauffolgenden Motorbetriebs zu folgen, wird daher beträchtlich
verbessert.
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Wenn
die das Öldruckgleichgewicht beschleunigt herstellenden
Mittel einen Kanal umfassen, der an der äußeren
Umfangsfläche der Hülse ausgebildet ist und für
einen Ölaustausch zwischen der ersten Hochdruckkammer und
der zweiten Hochdruckkammer sorgt, wird ein Unterschied der Öldrücke
in den beiden Kammern schnell ausgeglichen, der aus unterschiedlichen
Volumenänderungen resultiert, die beim Bewegen des Kolbens
entstehen, so dass die Dämpfungsleistung der Spannvorrichtung
aufrechterhalten wird. Die Spannvorrichtung behält daher
deren Fähigkeit bei, sowohl zum Zeitpunkt des Motorstarts
als auch während des darauffolgenden Motorbetriebs einen
dämpfenden Effekt auf Veränderungen der Kettenspannung
auszuüben.
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Wenn
die Mittel einen Kanal umfassen, der in der hohlen Hülse
angrenzend an deren erstes Ende ausgebildet ist und der für
einen Ölaustausch zwischen der zweiten Hochdruckkammer
und dem Ölreservoir im Inneren der Hülse sorgt,
findet der Ausgleich nicht durch direkten Austausch zwischen der ersten
und zweiten Kammer statt. Beim Zurückbewegen des Kolbens
wird jedoch übermäßiger Druck in der
zweiten Kammer durch Ölfluss von der zweiten Kammer in
das Reservoir verhindert. Wenn sich der Kolben in die abragende
Richtung bewegt, wird auf ähnliche Weise ein übermäßiger
Druckabfall innerhalb der zweiten Kammer durch einen Ölfluss
von dem Reservoir in die zweite Kammer verhindert. Auf diese Weise
wird der Druck in der zweiten Kammer nahezu gleich dem Druck in
der ersten Kammer gehalten und kann der maximale Dämpfungseffekt
der Spannvorrichtung bei einer Veränderung der Kettenspannung
zum Zeitpunkt des Motorstarts und während des darauffolgenden
Motorbetriebs erreicht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine schematische Draufsicht auf einen Steuerantrieb für
einen Motor, der eine erfindungsgemäße hydraulische
Spannvorrichtung aufweist.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der hydraulischen
Spannvorrichtung, die in 1 mit X bezeichnet ist,
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3(a) ist eine vergrößerte Endansicht
der inneren Hülse der Spannvorrichtung aus 2,
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3(b) ist eine axiale Querschnittsansicht der inneren
Hülse der Spannvorrichtung aus 2,
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4 ist
eine Schnittansicht, die das Ölniveau in der Spannvorrichtung
aus 2 zeigt, wenn der Motor über einen längeren
Zeitraum nicht betrieben worden ist,
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung, welche in einer vergrößerten
Hilfsansicht die Richtung des Anstiegs des Öldrucks durch
den Ölaustausch durch eine Nut an der inneren Hülse
darstellt, wenn der Kolben in die Rückzugsrichtung gedrückt
wird,
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6 ist
eine ähnliche schematische Querschnittsansicht der Spannvorrichtung,
welche in einer vergrößerten Hilfsansicht die
Richtung des Anstiegs des Öldrucks durch den Ölaustausch
durch eine Nut an der inneren Hülse darstellt, wenn der
Kolben in die abragende Richtung bewegt wird,
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7(a) ist eine Endansicht der inneren Hülse
einer abgewandelten Form der Spannvorrichtung,
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7(b) ist eine Draufsicht der inneren Hülse
aus 7(a) in teilweise axialem Querschnitt,
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8 ist
eine Querschnittsansicht einer hydraulischen Spannvorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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9(a) ist eine Endansicht der inneren Hülse
der Spannvorrichtung aus 8,
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9(b) ist eine Ansicht der inneren Hülse aus 8 im
axialen Querschnitt,
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10 ist
eine schematische Querschnittsansicht der Spannvorrichtung des zweiten
Ausführungsbeispiels, welche in vergrößerter
Hilfsansicht die Richtung des Anstiegs des Öldrucks durch
den Ölaustausch durch die am Ende der inneren Hülse ausgebildeten
Nuten zeigt, wenn der Kolben in die Rückzugsrichtung gedrückt
wird,
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11 ist
eine ähnliche schematische Querschnittsansicht der Spannvorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels, welche in vergrößerter
Hilfsansicht die Richtung des Anstiegs des Öldrucks durch
den Ölaustausch durch die an dem Ende der inneren Hülse ausgebildeten
Nuten zeigt, wenn der Kolben in die abragende Richtung bewegt wird,
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12(a) ist eine Endansicht einer abgewandelten
Form der inneren Hülse, die in den 9(a) und 9(b) gezeigt ist,
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12(b) ist eine axiale Querschnittsansicht der
abgewandelten inneren Hülse aus 12(a),
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13(a) ist eine Endansicht einer weiteren abgewandelten
Form der in den 9(a) und 9(b) gezeigten
inneren Hülse,
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13(b) ist eine axiale Querschnittsansicht der
abgewandelten inneren Hülse aus 13(a),
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14(a) ist eine Endansicht einer weiteren abgewandelten
Form der in den 9(a) und 9(b) gezeigten
inneren Hülse,
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14(b) ist eine axiale Querschnittsansicht der
abgewandelten inneren Hülse aus 14(a),
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15 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, die eine abgewandelte Form des
Gehäuses der Spannvorrichtung aus 8 zeigt,
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16 ist
eine schematische Ansicht eines Steuerantriebs für einen
Motor, welcher eine herkömmliche hydraulische Spannvorrichtung
umfasst, wobei die Spannvorrichtung in einer vergrößerten Hilfsansicht
im Detail gezeigt ist, und
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17 ist
eine Querschnittsansicht, die das Ölniveau in der Spannvorrichtung
aus 16 zeigt, wenn der Motor über einen langen
Zeitraum nicht betrieben worden ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, ist eine in einem
Abwärtswinkel verstellbare hydraulische Spannvorrichtung 100 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung an ein Motorgehäuse
an der Schlaffseite einer Steuerkette C montiert, die in ein Antriebskettenrad
S1 eingreift, das durch eine Kurbelwelle in Drehung versetzt wird,
und ist ein Abtriebskettenrad S2 an einer Nockenwelle befestigt. Die
Kettenräder rotieren in der durch die Pfeile in 1 angezeigten
Richtung. Der Kolben 120 der Spannvorrichtung ragt ausfahrbar
und rückziehbar von der Front des Gehäuses 110 ab.
Der Kolben greift an einer von der Drehachse des Hebels beabstandeten
Stelle in einen drehbar gelagerten Hebel L1 ein, an dem die Schlaffseite
der Kette rutscht, wodurch Spannung in der Kette aufrechterhalten
wird. Eine feste Führung L2 steht in rutschendem Eingriff mit
der Spannungsseite der Kette.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der Kolben 120 rutschbar
in und ragt ab von einem den Kolben aufnehmenden Loch 111,
das in einem Gehäuse 110 der Spannvorrichtung
ausgebildet ist, und weist ein geschlossenes Ende auf. Ein hohler
zylindrischer Abschnitt 121 ist innerhalb des Kolbens ausgebildet, wobei
dieser eine Öffnung aufweist, die zum geschlossenen Ende 111a des
den Kolben aufnehmenden Lochs weist.
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Eine
Hülse 130 ist an dem geschlossenen Ende 111a des
den Kolben aufnehmenden Lochs 111 befestigt und steht in
Verbindung mit einem Ölversorgungskanal 112, der
an dem geschlossenen Ende 111a ausgebildet ist. Die Hülse 130 ragt
in den hohlen zylindrischen Abschnitt 121 des Kolbens 120,
und die innere zylindrische Wand des hohlen Abschnitts des Kolbens
steht in rutschendem Kontakt mit der äußeren Wand
der Hülse.
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Eine
Absperrventileinheit 140 ist an dem abragenden Ende der
Hülse 130 befestigt, und eine erste Hochdruckkammer
R1 wird in dem hohlen zylindrischen Abschnitt 121 des Kolbens
zwischen der Absperrventileinheit und dem geschlossenen abragenden
Ende des Kolbens gebildet. Die Absperrventileinheit 140 umfasst
eine Kugelaufnahme 141, die einen Ölkanal 141a aufweist.
Die Kugelaufnahme ist in die Hülse 130 eingepresst.
Eine Prüfkugel 142 ist an der Hochdruckkammerseite
der Ventilaufnahme angeordnet und kann mit einem abragenden Ende 141b der
Kugelaufnahme eingreifen. Eine die Kugel unter Vorspannung setzende
Feder 143 treibt die Prüfkugel 142 gegen
das Ende 141b der Aufnahme 141, und ein glockenförmiger
Halter 144 begrenzt die Bewegung der Prüfkugel 142.
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Wie
in 2 zu sehen, ist eine zweite Hochdruckkammer R2
umgeben von einem Abschnitt der inneren zylindrischen Wand des den
Kolben aufnehmenden Lochs 111 in dem Gehäuse 110,
dem bodenseitigen Ende des den Kolben aufnehmenden Lochs, das den Ölversorgungskanal
umgibt, dem ringförmigen rückseitigen Endabschnitt
des Kolbens 120 und einem Abschnitt der äußeren
Umfangsfläche der Hülse 130. Diese zweite
Hochdruckkammer dient der gleichen Funktion wie die erste Hochdruckkammer R1.
Das heißt, diese enthält Öl, das langsam
durch einen begrenzten Kanal dringen kann und dadurch die Bewegung
des Kolbens dämpft. Weiterhin steht ein Ölreservoir
R3 in Verbindung mit dem Ölversorgungskanal 112,
der an der Innenseite der Hülse 130 ausgebildet
ist.
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Eine
den Kolben unter Vorspannung setzende Feder 150, die in
der ersten Hochdruckkammer R1 untergebracht ist, drängt
den Kolben 120 kontinuierlich in die abragende Richtung,
so dass ein vorderes Ende des Kolbens 120 der Bewegung
des Spannhebels L1 (1) folgen kann.
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Mittel 160 zur
beschleunigten Herstellung eines Öldruckgleichgewichts
bringen den Öldruck in der zweiten Hochdruckkammer R2 mit
dem Öldruck in der ersten Hochdruckkammer R1 ins Gleichgewicht.
Bei dem in den 2 bis 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel liegen die Mittel 160 in Form
einer länglichen Nut 161 vor, die an der äußeren
Umfangsfläche der Hülse 130 bereitgestellt
ist. Diese am besten in den 3(a) und 3(b) gezeigte Nut sorgt für einen Fluidaustausch
zwischen der ersten Hochdruckkammer R1 und der zweiten Hochdruckkammer
R2.
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Wenn
eine Druckkraft auf das abragende vordere Ende des Kolbens 120 wirkt,
wird als Folge eines plötzlichen Anstiegs der Spannung
in der Steuerkette C der Kolben 120 schnell in die Rückzugsrichtung
gegen die Spannkraft der Feder 150 gedrückt und
erhöht sich der Öldruck in der ersten Hochdruckkammer
R1, so dass die Prüfkugel 142 der Absperrventileinheit 140 gegen
die Kugelaufnahme 141 gedrückt wird und der Ölrückfluss
von der Kammer R1 zum Ölkanal 141a in der Kugelaufnahme 141 blockiert
wird.
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Wie
in 4 gezeigt, strömt die Luft nicht in die
erste Hochdruckkammer R1, die tiefer liegt als die zweite Hochdruckkammer
R2, wenn der Motor über eine lange Zeitdauer stillsteht,
selbst wenn Öl in der zweiten Hochdruckkammer R2 aufgrund
der Schwerkraft durch die kleine Lücke zwischen dem den
Kolben aufnehmenden Loch 111 des Gehäuses 110 und der äußeren
Umfangsfläche des Kolbens 120 nach unten austritt
und Außenluft A in die zweite Hochdruckkammer R2 eingesaugt
wird. Daher wird die Dämpfwirkung des Öls in der
ersten Hochdruckkammer R1 nicht beeinträchtigt und wird
der Rückschlag der Steuerkette C verhindert, der beim Starten
des Motors leicht auftritt, und wird die Erzeugung ungewöhnlicher
Geräusche vermieden.
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Da
der Kolben 120 zwischen der inneren Umfangswand des den
Kolben aufnehmenden Lochs 111 und der äußeren
Umfangsfläche der Hülse 130 rutscht,
wird ein Labyrinth gebildet, das eine erste Lücke zwischen
der äußeren Umfangsfläche der Hülse 130 und
der inneren Umfangswand des Kolbens und eine zweite Lücke
zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens und der inneren Umfangswand des den Kolben aufnehmenden
Lochs 111 umfasst. Das Labyrinth vermeidet in beträchtlichem
Maße einen unerwünschten Austritt von Öl
aus der Spannvorrichtung, ohne den zur Erzielung des Dämpfungseffekts
der Spannvorrichtung nötigen Austritt zu beeinträchtigen.
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Während
des Motorbetriebs, wenn der Kolben 120 zurück
in das Gehäuse 110 gedrückt wird und
wenn sich der Kolben 120, wie in den 5 und 6 gezeigt,
in die abragende Richtung bewegt, wird der Öldruck in der
zweiten Hochdruckkammer R2 schnell mit dem Öldruck in der
ersten Hochdruckkammer R1 ins Gleichgewicht gebracht. Die Spannvorrichtung
weist daher die Fähigkeit auf, großen und schnellen
Veränderungen der Kettenspannung während des Motorbetriebs
zu folgen. Da sich die Absperrventileinheit in die Kammer R1 erstreckt,
kann das Volumen des die Absperrventileinheit umgebenden Öls
nicht durch die Bewegung des Kolbens ersetzt werden. Als eine Folge
ist die prozentuale Volumenänderung der Kammer R2 stets
größer als die Volumenänderung der Kammer
R1 bei einem gegebenen Betrag der Kolbenbewegung. Wie durch die Pfeile
in der vergrößerten Hilfsansicht in 5 gezeigt,
fließt Öl von der Kammer R2 zur Kammer R1, wenn
der Kolben nach innen gedrückt wird. Wie in 6 gezeigt,
fließt auf ähnliche Weise das Öl in der entgegengesetzten
Richtung von Kammer R1 zu Kammer R2, wenn sich der Kolben in die
abragende Richtung bewegt.
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Da
die unterschiedlichen Öldrücke, die in den Kammern
R1 und R2 aufgrund deren unterschiedlicher Volumina entstehen, schnell
ins Gleichgewicht gebracht werden, kann im Ergebnis eine gute Dämpfungsleistung
erzielt werden und wird eine schnelle Dämpfungsreaktion
auf Veränderungen der Kettenspannung sowohl zum Zeitpunkt
des Motorstarts als auch während des darauffolgenden Motorbetriebs
erzielt.
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Selbst
wenn beim Motorstart unter normalen Benutzungsbedingungen eine plötzliche
Kraft, die durch die Steuerkette C ausgeübt wird, den Kolben 120 zurückdrückt,
tritt Öl in der ersten Hochdruckkammer R1 durch die Ölübertragungsnut 161 in
die zweite Hochdruckkammer R2 aus und kann die plötzliche
Kraft aufgenommen werden.
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Bei
der in den 7(a) und 7(b) gezeigten
Abwandlung weist die Ölübertragungsnut 162 anstatt
von geraden, länglichen Nuten die Form einer Spirale an
der äußeren Umfangsfläche der Hülse 130 auf.
Da diese spiralförmig ist, kann die Nut 162 mit
einer beliebigen gewünschten Länge ausgebildet
sein. Deren Funktion ist jedoch ähnlich zu der der länglichen
Nut 161 (3(a) und 3(b)).
Bei dem Ausführungsbeispiel, das eine spiralförmige
Nut aufweist, und bei dem Ausführungsbeispiel, das eine
gerade, längliche Nut aufweist, wird der Öldruck
in der zweiten Hochdruckkammer R2 schnell ins Gleichgewicht gebracht
mit dem Öldruck in der ersten Hochdruckkammer R1. Die volle
hydraulische Dämpfwirkung der Spannvorrichtung wird sowohl
zum Zeitpunkt des Motorstarts als auch während des darauffolgenden
Motorbetriebs erreicht, ein Rückschlag der Steuerkette
und übermäßige Veränderungen
der Kettenspannung werden vermieden, und die Entstehung ungewöhnlicher
Geräusche wird vermieden.
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Eine
in einem Abwärtswinkel verstellbare hydraulische Spannvorrichtung 200 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 8 bis 11 gezeigt.
Diese unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungs beispiel lediglich
in der Konfiguration der das Öldruckgleichgewicht beschleunigt
herstellenden Mittel 260. Die Struktur ist des Weiteren
die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, und
korrespondierende Komponenten werden mit Bezugsziffern benannt, welche
die in den 2 und 4 bis 6 verwendeten
Bezugsziffern um 100 übersteigen.
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Wie
in den 8, 9(a) und 9(b) gezeigt, weisen die das Öldruckgleichgewicht
beschleunigt herstellenden Mittel 260, die den Öldruck in
der zweiten Hochdruckkammer R2 mit dem Öldruck in der ersten
Hochdruckkammer R1 ins Gleichgewicht bringen, die Form von einer
oder mehreren Ölübertragungsnuten 263 auf,
die an dem hinteren Ende der Hülse 230 ausgebildet
sind. Wenn der Kolben 220 in das Gehäuse 210 der
Spannvorrichtung zurückgedrückt wird, wie in 10 gezeigt,
oder wenn sich der Kolben 220, wie in 11 gezeigt,
in die abragende Richtung bewegt, wird der Öldruck in der
zweiten Hochdruckkammer R2 schnell mit dem Öldruck in der
ersten Hochdruckkammer R1 ins Gleichgewicht gebracht. Die Spannvorrichtung
weist daher die Fähigkeit auf, einer plötzlichen
und großen Veränderung der Kettenspannung zu folgen
und darauf zu reagieren. In den 10 und 11 bezeichnen
wie in den 5 und 6 Pfeile
in den Nuten den Verlauf des Druckes. Wie zuvor erwähnt,
ist die prozentuale Volumenänderung der Kammer R2 stets größer
als die Volumenänderung der Kammer R1 bei einem gegebenen
Betrag der Kolbenbewegung. Wenn der Kolben nach innen gedrückt
wird, zielt der Ölfluss von der Kammer R2 in das Reservoir
R3 darauf ab, die Drücke in den Kammern R2 und R1 auszugleichen.
Wenn sich der Kolben in die abragende Richtung bewegt, zielt der Ölfluss
von dem Reservoir R3 in die Kammer R2 auf ähnliche Weise
darauf ab, die Drücke in den Kammern R2 und R1 auszugleichen.
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Obwohl
die Ölübertragungsnuten 263 als vier
Nuten gezeigt sind, die in 90 Grad Intervallen an der Rückseite
der Hülse 230 angeordnet sind, können
die Nuten weiterhin in einer beliebigen gewünschten Anzahl,
beispielsweise als zwei oder drei Nuten, und in unterschiedlichen
Positionen und Beziehungen zueinander bereitgestellt sein.
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Bei
dem in den 8 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispiel
sehen die Nuten an dem hinteren Ende der Hülse eine direkte
Kommunikation zwischen der Hochdruckkammer R2 und dem Reservoir R3
vor. Zwischen den Kammern R2 und R1 findet keine direkte Kommunikation
statt. Der Druckausgleich zwischen den Kammern R1 und R2 findet
jedoch aufgrund des Ölflusses zwischen der Kammer R2 und
dem Reservoir R3 statt, welcher verhindert, dass der Öldruck
in der Kammer R2 den Druck in der Kammer R1 bei der Rückzugsbewegung
des Kolbens stark übersteigt und verhindert, dass der Öldruck
in der Kammer R2 weit unter den Druck in der Kammer R1 fällt,
wenn sich der Kolben in die abragende Richtung bewegt.
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Bei
einer in den 12(a) und 12(b) gezeigten
Abwandlung umfassen die das Öldruckgleichgewicht beschleunigt
herstellenden Mittel anstatt vielzähliger am rückseitigen
Ende der Hülse ausgebildeter Nuten ein oder mehrerer kleine
Löcher 264, die sich durch die Wand der Hülse
erstrecken und für einen Austausch zwischen dem Ölreservoir innerhalb
der Hülse und der zweiten Hochdruckölkammer sorgen,
die den hinteren Abschnitt der Hülse umgibt. Bei dem in
den 12(a) und 12(b) gezeigten
Ausführungsbeispiel sind Löcher 264 an
vier Stellen angrenzend an das hintere Ende der Hülse 230 vorgesehen,
wobei die Löcher gleichmäßig voneinander
in 90 Grad Intervallen über den Umfang der Hülse
beabstandet sind. Die Anzahl und die Anordnung der Löcher
kann selbstverständlich variiert werden.
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Bei
einer weiteren, in den 13(a) und 13(b) gezeigten Abwandlung, nehmen die das Öldruckgleichgewicht
beschleunigt herstellenden Mittel die Form einer geneigten Ölübertragungsaussparung 265 an,
die durch Abschrägung des hinteren Endes der Hülse 230 ausgebildet
ist.
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Bei
einer weiteren Abwandlung, die in den 14(a) und 14(b) gezeigt ist, sind die das Ölgleichgewicht
beschleunigt herstellenden Mittel eine bogenförmige Aussparung,
die durch Bereitstellen eines Vorsprungs 266 an dem hinteren
Ende der Hülse 230 ausgebildet ist, um den Großteil
des Endes der Hülse beabstandet vom Boden des den Kolben
aufnehmenden Lochs in dem Gehäuse der Spannvorrichtung
zu halten.
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Bei
der in 15 gezeigten Abwandlung weist
das hintere Ende Hülse 230 einen einheitlichen ringförmigen
Querschnitt auf, und die das Ölgleichgewicht beschleunigt
herstellenden Mittel werden durch eine Ausnehmung 267 gebildet,
die im Boden des den Kolben aufnehmenden Lochs ausgebildet ist und
die eine Verbindung zwischen der Hochdruckkammer außerhalb
der Hülse und dem Reservoir innerhalb der Hülse
schafft.
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Im
Ergebnis kann bei den Ausführungsbeispielen der 9 bis 15 der
Druck in der zweiten Hochdruckkammer sofort an den Öldruck
in der ersten Hochdruckkammer angepasst werden und kann der maximale
Dämpfeffekt bei Veränderungen der Kettenspannung
sowohl zum Zeitpunkt des Motorstarts als auch während des
darauffolgenden Motorbetriebs schnell erreicht werden, wenn aufgrund
einer Veränderung der Kettenspannung zum Zeitpunkt des
Motorstarts oder während des darauffolgenden Motorbetriebs
in der zweiten Hochdruckkammer R2 ein Anstieg des Öldrucks
stattfindet.
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Die
Vorteile der Erfindung lassen sich weiterhin bei hydraulischen Spannvorrichtungen
realisieren, die Rastmechanismen zur Begrenzung der Rückzugsbewegung
des Kolbens aufweisen. Obwohl die erfindungsgemäße
Spannvorrichtung vorzugsweise abwärtsgerichtet mit einem
schrägen Winkel an einem Fahrzeugmotor montiert wird, kann
diese außerdem so montiert werden, dass deren Kolben entweder
horizontal oder aufwärts abragt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-161310 [0002, 0002]