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Die
Erfindung betrifft einen Kettenspanner mit einem Spannerkörper,
der eine zylinderförmige Plungerkolbenaufnahmeöffnung
mit einem offenen Ende und einem Boden am gegenüberliegenden Ende
und einen verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung
augenommenen Plungerkolben aufweist, welcher über die Plungerkolbenaufnahmeöffnung
vorsteht und in die Ausfahrrichtung vorgespannt ist, um in einer
umlaufenden Energie übertragenden Getriebekette eine geeignete
Spannung aufrecht zu erhalten.
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Ein
Taktsteuergetriebe für einen Motor umfasst üblicherweise
eine endlose Taktsteuerkette, wie eine Rollenkette, die in Eingriff
mit einem Kurbelwellenkettenrad und einem oder mehr Nockenwellenkettenrädern
ist. Das Taktsteuergetriebe weist normalerweise auch einen Führungsmechanismus
für die Führung der Getriebekette auf. Der Mechanismus umfasst
einen schwenkbaren, führenden Spannhebel mit einem Gleitschuh
für einen Gleitkontakt mit der Getriebekette und einen
Kettenspanner mit einem festen Spannergehäuse und einem
Plungerkolben, der über das Spannergehäuse vorsteht
und dem Vorspannen des Spannhebels gegen die Getriebekette, um eine
geeignete Kettenspannung in der Getriebekette aufrechtzuerhalten.
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Öl
wird unter Druck in eine Hochdruckölkammer geleitet, die
durch den Plungerkolben und eine im Spannergehäuse ausgebildete
Plungerkolbenaufnahmeöffnung gebildet ist. Das Öl
strömt aus der Hochdruckölkammer durch einen begrenzten
Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Wand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung,
wenn die Getriebekette dem Spannhebel eine Kraft auferlegt, welche über
den Spannhebel an den Plungerkolben weitergegeben wird, und der
Plungerkolben in Einfahrrichtung gezwängt wird. Da der
Spalt für ein Ausströmen von Öl aus der
Hochdruckölkammer begrenzt ist, wird das Einfahren des
Plungerkolbens durch eine hydraulische Dämpfung geregelt.
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Beim
Motorstart tritt jedoch, bis sich ein ausreichender Öldruck
in der Hochdruckölkammer aufgebaut hat, kein ausreichender
Dämpfungseffekt auf, so dass der Plungerkolben übermäßig
einfahren und Klappergeräusche der Kette und des Spannermechanismus
auftreten können. Um dieses Problem der übermäßigen
Einfahrbewegung des Plungerkolbens anzugehen, wurden verschiedene
Vorrichtungen zur Begrenzung der Einfahrbewegung des Plungerkolbens,
bevor ein ausreichender Öldruck in der Hochdruckölkammer
sich ausgebildet hat, vorgeschlagen. Bei einer derartigen Vorrichtung,
die im
Japanischen Patent Nr.
3929680 beschrieben ist, besteht ein Sperrmechanismus aus
einer Mehrzahl von Nuten, die am Außenumfang des Plungerkolbens
ausgebildet sind, und einem eingreifenden Element, das am Spannergehäuse
vorgesehen ist. Das eingreifende Element wirkt mit der abwechselnd
konkaven und konvexen Oberfläche zusammen, welche durch
die Nuten gebildet werden, um das Einfahren des Plungerkolbens zu
begrenzen, selbst wenn der Öldruck in der Hochdruckölkammer
des Spanners unzureichend ist.
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Ein
Problem dieses vorstehend genannten Sperrmechanismus ist, da es
auch die Einfahrbewegung des Plungerkolbens begrenzt, die durch
eine übermäßige Kettenspannung bewirkt
wird, welche aus dem Wechsel der Motortemperatur und anderen Gründen
resultiert, dass die Getriebekette unter einer übermäßigen
Spannung stehend betätigt wird, was zu lauteren Geräuschen
und einer Beschädigung der Getriebekette führt.
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Der
Sperrmechanismus kann derart ausgebildet sein, dass er ein gewisses
Spiel erlaubt, entsprechend einem vorbestimmten Maximalwert der Einfahrbewegung
des Plungerkolbens, welche bei einer übermäßigen
Kettenspannung auftritt. Jedoch kann, wenn das zulässige
Spiel- erhöht wird, um ein Anwachsen der Kettenspannung
auszugleichen, ein Klappern während des Motorstarts auftreten.
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Wenn
das Kontaktelement des Sperrmechanismus mit einem Nocken ausgebildet
ist, um das oben genannte Problem zu verringern, wird der Nocken
einen vorstehenden Bereich auf der Außenseite des Spannergehäuses
haben, wodurch die Spannerstruktur und -gestalt kompliziert wird
und Probleme beim Zusammenbau, der Anbringung und Wartung des Kettenspanners
verursacht werden.
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Ein
weiteres Problem ist, dass es nötig ist, den Sperrmechanismus
derart auszubilden, dass er verschiedene Charakteristiken hat, je
nach seiner Verwendung, und folglich werden die Herstellungskosten
erhöht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Kettenspanner
zu verbessern, insbesondere in Bezug auf die oben genannten Probleme.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch einen Kettenspanner mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß weist
ein Kettenspanner ein Spannergehäuse und einen zylinderförmigen Plungerkolben
auf. Das Spannergehäuse hat eine zylinderförmige
Plungerkolbenaufnahmeöffnung, die eine Innenwand, ein offenes
Ende und einen Boden gegenüberliegend dem offenen Ende
hat. Der Plungerkolben ist verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung
angeordnet und steht über besagtes offene Ende derselben
vor. Eine Plungerkolbenfeder spannt den Plungerkolben in Ausfahrrichtung
vor. Der Kettenspanner weist einen Sperrmechanismus auf, bestehend
aus einer Mehrzahl konkaver äußerer Nuten, die
um den Außenumfang des Plungerkolbens angeordnet sind.
Diese äußeren Nuten sind voneinander jeweils durch
konvexe Erhöhungen getrennt. Ferner ist ein Federring im
Spannergehäuse vorgesehen, um in Kontakt mit besagten Nuten
zu stehen. Einer innere ringförmige Nut ist an der Innenwand
der Plungerkolbenaufnahmeöffnung benachbart des offenen
Endes derselben ausgebildet. Wenigstens ein Teil des Federringes
ist in dieser inneren ringförmigen Nut angeordnet, und
der Federring ist in die innere ringförmige Nut aufweitbar.
Die innere ringförmige Nut hat einander gegenüberliegende
erste und zweite Oberflächen, die mit dem Federring in Kontakt
gelangen können. Die erste der inneren Oberflächen
ist in einem ersten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht
zur Ausfahrrichtung geneigt und liegt dem Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung
gegenüber. Die zweite der inneren Oberflächen ist
in einem zweiten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht
zur Ausfahrrichtung geneigt und liegt dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung gegenüber.
Jede der äußeren Nuten am Plungerkolben hat dritte
und vierte Oberflächen, die in Kontakt mit dem Federring
gelangen können. Die dritten Oberflächen sind
in einem dritten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht
zur Ausfahrrichtung geneigt und liegen dem Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung
gegenüber. Die vierten Oberflächen sind in einem
vierten Winkel bezüglich einer Ebene, senkrecht zur Ausfahrrichtung
geneigt und liegen dem offenen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung
gegenüber. Die Differenz zwischen dem ersten und dritten
Winkel unterscheidet sich von der Differenz zwischen dem zweiten
und vierten Winkel.
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Da
der Federring, der eine Sperrfunktion übernimmt, in der
Plungerkolbenaufnahmeöffnung angeordnet ist, kann die Größe
des Spannergehäuses verringert werden.
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Ferner
können die beschränkenden Kräfte, die
durch den Sperrmechanismus in Ausfahrrichtung und Einfahrrichtung
ausgeübt werden, einfach und unabhängig mittels
Wahl geeigneter Winkel für die gegenüberliegenden
Oberflächen der inneren Nut im Spannergehäuse
bestimmt werden. Folglich können verschiedene Erfordernisse
und Bedingungen mittels einer einfachen Spannerstruktur erfüllt
werden, und die Herstellungskosten können verringert werden.
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Wenn
der Federring ein C-förmiger Ring ist, sind keine überstehenden
Bereiche vorgesehen, welche auf der Außenseite des Spannergehäuses
angeordnet sind, und der Federring kann sich innerhalb der inneren
Nut im Spannergehäuse aufweiten und zusammengedrückt
werden. Die Verwendung eines C-förmigen Ringes ergibt eine
einfache Kettenspannerstruktur, ermöglicht eine Verringerung
der Größe des Spannergehäuses, ermöglicht
eine einfache Einstellung der Eigenschaften des Sperrmechanismus und
verringert die Herstellungskosten.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform kann der Federring ein kreisförmiger
Ring mit einem Außenumfang sein und einen oder mehr Hebelbereiche
aufweisen, die sich nach außen vom Außenumfang
weg erstrecken. Da der Federring einfach aufgeweitet oder zusammengedrückt
werden kann, indem die Hebelbereiche oder nach außen stehenden
Bereiche betätigt werden können, wird der Zusammenbau,
das Entfernen oder die Wartung des Federrings einfach durchführbar.
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Der
erste und der dritte Winkel sind bevorzugt derart gewählt,
dass sie es dem Federring erlauben, sich unter der Kraft, die in
besagte Ausfahrrichtung auf den Plungerkolben durch die Plungerkolbenfeder
ausgeübt wird, auszudehnen, so dass sich der Federring
in besagte innere kreisförmige Nut aufweiten, von einer äußeren
konkaven Nut und über eine konvexe Erhöhung am
Plungerkolben in die nächste konkave äußere
Nut gelangen kann, wodurch es dem Plungerkolben ermöglicht
wird, sich in besagte Ausfahrrichtung zu bewegen. Bei dieser Ausführungsform
des Kettenspanners kann das Spiel des Sperrmechanismus minimiert
werden, und ein Klappern beim Start der Kettenbewegung kann mittels
verschmälerung der Nuten am Plungerkolben verringert werden.
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Bevorzugt
sind der zweite und vierte Winkel derart gewählt, dass
sie den Federring daran hindern, sich resultierend auf eine auf
den Plungerkolben in Einfahrrichtung entgegengesetzt zu besagter Ausfahrrichtung
wirkende Kraft, die kleiner als eine vorbestimmte erste Kraft ist,
aufzuweiten. Aber der zweite und vierte Winkel kann auch derart
gewählt werden, dass es auch dem Federring möglich
ist, sich in besagte ringförmige innere Nut aufzuweiten, wenn
eine Kraft, die größer als besagte erste Kraft auf
den Plungerkolben in besagte Einfahrrichtung ist, auf den Plungerkolben
wirkt. Folglich kann der Federring von einer konkaven äußeren
Nut am Plungerkolben und über eine konvexe Erhöhung
am Plungerkolben in die nächste äußere
konkave Nut gelangen, wodurch es dem Plungerkolben ermöglicht
wird, sich in besagte Einfahrrichtung zu bewegen. Damit kann der
Kettenspanner derart ausgebildet werden, dass er auf zwei unterschiedliche
auf ihn wirkende Kraftniveaus unterschiedlich reagiert. Folglich
kann der Plungerkolben am Einfahren beim Start des Betriebs einer
Getriebekette gehindert werden, aber es kann ihm möglich
sein, einzufahren, wenn die Kettenspannung zu groß wird.
Deshalb ist es möglich, eine Kettenbelastung und Geräusche,
die durch die Getriebekette verursacht werden, zu verringern, und
zudem ein Klappern beim Start der Kettenbewegung zu verringern.
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Bevorzugt
weist das Spannergehäuse eine im wesentlichen zylinderförmige
Außenfläche auf, wenigstens von einem Bereich
benachbart besagten offenen Endes desselben bis zu einem mittleren
Bereich zwischen besagtem offenen Ende und einem gegenüberliegenden
Ende des Spannergehäuses. Der im wesentlichen zylinderförmige Bereich
kann ein Außengewinde für eine Montage des Spannergehäuses
aufweisen. Das Außengewinde ermöglicht es, dass
das Spannergehäuse kleiner gebaut werden kann, vereinfacht
den Zusammenbau und die Wartung, da es ermöglicht, den
Kettenspanner ohne Entfernen der Taktsteuerkettenabdeckung und ohne Auseinanderbauen
anderer Motorteile am Motor zu montieren und vom Motor zu entfernen.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Taktsteuergetriebes für einen
Motor, welches einen erfindungsgemäßen Kettenspanner
beinhaltet,
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2 einen
Längsschnitt eines Kettenspanners gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3 eine
schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte
des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben in Ausfahrrichtung
gezwängt wird,
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4 eine
schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte
des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben sich in Ausfahrrichtung
bewegt,
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5 eine
schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte
des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben in Einfahrrichtung
gezwängt wird,
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6 eine
schematische Ansicht, welche das Verhältnis der Kräfte
des Sperrmechanismus zeigt, wenn ein Plungerkolben sich in Einfahrrichtung bewegt,
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7 eine
schematische Ansicht, welche das Spiel des Plungerkolbens bei dem
Kettenspanner von 2 zeigt,
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8 eine
Draufsicht auf einen Federring des erfindungsgemäßen Kettenspanners,
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9 eine
schematische Seitenansicht und Draufsicht, die einen Federring eines
Kettenspanners gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
und
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10 eine
schematische Seitenansicht und Draufsicht, die einen Federring eines
Kettenspanners gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Vorteile
der Erfindung können durch eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen
realisiert werden, so lange die Winkel der Oberflächen
der Plungerkolbennuten und der Innennut der Plungerkolbenaufnahmeöffnung,
welche mit dem Federring zusammenwirkt, derart gewählt
sind, dass sie unterschiedliche Eigenschaften zum Ein- und Ausfahren
vorsehen.
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Obwohl
es bevorzugt ist, das Spannergehäuse und den Plungerkolben
aus Stahl oder Gusseisen herzustellen, können auch verschiedene
andere Materialien verwendet werden. Der Plungerkolben des Kettenspanners
kann durch ein federndes Element, wie eine Feder, eine unter hohem
Druck stehende hydraulische Flüssigkeit, wie einem Motoröl, oder
einer Kombination hiervon in Ausfahrrichtung vorgespannt sein.
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Der
erfindungsgemäße Kettenspanner kann in einer Motor-Taktsteuergetriebeanordnung
verwendet werden. Wie in 1 dargestellt, wird eine endlose,
umlaufende Getriebekette CH von einem Kurbelwellenkettenrad S1 angetrieben
und treibt ein Nockenwellenkettenrad S2 an. Der Kettenspanner 100 ist
an einem Motorblock E angebracht und erlegt der Getriebekette CH über
einen Spannhebel T, der schwenkbar um einen Bolzen B ist, eine Spannung auf.
Der Spannhebel T ist mittels Einführens des Bolzens B von
außen in eine Montageöffnung im Motorblock E angebracht
und führt die Getriebekette CH, wobei eine geeignete Spannung
in der Getriebekette aufrecht erhalten wird. Die Getriebekette wird
ebenfalls durch eine feste Führung G geführt, welche
fest am Motorblock E mittels der Bolzen B1 und B2 angebracht ist.
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Wie
in 2 dargestellt, weist der Kettenspanner 100 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel ein Spannergehäuse 110,
einen zylinderförmigen Plungerkolben 120, der
verschiebbar in einer im Spannergehäuse 100 ausgebildeten
Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 aufgenommen ist
und hierüber vorsteht, eine gewickelte Schraubenfeder,
im Folgenden als Plungerkolbenfeder 140 bezeichnet, zum Vorspannen
des Plungerkolbens 120 und ein Rückschlagventil 150 auf,
zum Einleiten von Öl in eine Hochdruckölkammer,
die durch den Plungerkolben und das Spannergehäuse gebildet
ist, unter Druck, während ein Rückströmen
von Öl durch sie blockiert wird.
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Ein
C-förmiger Federring 130 ist weitbar in einer
inneren ringförmigen Nut 115 in der Innenumfangswand
der Plungerkolbenaufnahmeöffnung benachbart des offenen
Endes derselben aufgenommen. Dieser C-förmige Federring
ist vorzugsweise durch einen elastischen Draht oder ein drahtförmiges Element
mit einem durchgehend kreisförmigen Querschnitt gebildet.
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Gegenüberliegend
vom offenen Ende, über welches der Plungerkolben übersteht,
ist das Spannergehäuse 110 mit einem Sechskantkopf 114 ausgebildet,
mittels dessen das Spannergehäuse mittels eines Schraubenschlüssels
oder eines anderen geeigneten Werkzeugs gedreht werden kann. Ein
Montagebereich 112 des Spannergehäuses 110 ist
mit einem Außengewinde 113 versehen für
einen Eingriff mit einem Innengewinde, das im Motorblock E ausgebildet
ist. Nahe dem Sechskantkopf 114 ist das Spannergehäuse
ferner mit einer Ölversorgungsöffnung 116 ausgebildet,
durch welche Öl über das Rückschlagventil 150 zum
Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 einströmen
kann.
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Der
Plungerkolben 120 ist hohl und mit einer Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung 127 zur
Aufnahme eines Endes der gewickelten Plungerkolbenfeder 140 ausgebildet.
Das Äußere des Plungerkolbens 120 ist
mit einer Reihe von konkaven äußeren Nuten 121 ausgebildet,
die voneinander durch konvexe Erhöhungen getrennt sind.
Die Nuten bilden zusammen mit dem C-förmigen Federring 130 einen Sperrmechanismus
zum Steuern der Ausfahr- und Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120.
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Der
C-förmige Federring 130, der in 8 dargestellt
ist, ist aus einem federelastischen Material in Gestalt eines Kreises
mit einem Ausschnittsbereich 131 ausgebildet, welcher es
dem Ring ermöglicht, sich zu weiten und und zusammenzuziehen. Wenn
der C-förmige Federring sich in seiner entspannten Stellung
befindet, ist sein Außendurchmesser DL größer
als ein Innendurchmesser der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111 des
Spannergehäuses 110, und sein Innendurchmesser
DS ist kleiner als der Außendurchmesser der konvexen Erhöhungen zwischen
den äußeren Nuten 121 des Plungerkolbens 120.
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Der
Kettenspanner 100 ist derart angeordnet, dass der Plungerkolben 120 in
Ausfahrrichtung durch die gewickelte Plungerkolbenfeder 140 in
der Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung 127 vorgespannt
ist, um eine geeignete Spannung der Getriebekette beizubehalten.
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Das Öl,
das unter Druck durch die Ölversorgungsöffnung 116 und
durch das Rückschlagventil 150 zur Verfügung
gestellt wird, leckt durch den kleinen Spalt zwischen dem Plungerkolben 120 und
der Innenwand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111, wodurch
die Hin- und Herbewegung des Plungerkolbens 120 gedämpft
wird, während der Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung
vorgespannt wird.
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Wie
in 1 dargestellt, ist der Kettenspanner 100 eingeschraubt
in einem Innengewinde im Motorblock E montiert. Das vorstehende
Ende des Plungerkolbens 120 sorgt mittels Drückens
des Spannhebels T gegen die Getriebekette CH dafür, dass
eine geeignete Kettenspannung in der Getriebekette CH aufrechterhalten
wird.
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Wie
in 3 dargestellt, ist der C-förmige Federring 130,
wenn der Plungerkolben 120 sich in Ausfahrrichtung bewegt,
zwischen einer nach vorn weisende geneigten Oberfläche 121f einer
Nut des Plungerkolbens und einer hinterschnittenen geneigten Oberfläche 115f der
inneren ringförmigen Nut 115 in der Innenwand
des Spannergehäuses 110, eingeklemmt.
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Eine
vorspannende Kraft F1 wird auf den Federring 130 in Ausfahrrichtung
durch die nach vorn weisende geneigte Oberfläche 121f einer
Nut des Plungerkolbens ausgeübt. Die Kraftkomponente Fh der
Kraft F1 in Richtung der Normalen der Oberfläche 121f an
der Kontaktlinie zwischen dem Federring 130 und der nach
vorn weisenden geneigten Oberfläche 121f der Nut
des Plungerkolbens 120 ist ihrerseits die Resultierende
zweier Kraftkomponenten, wobei eine senkrecht zur hinterschnittenen
geneigten Oberfläche 115f der inneren ringförmigen
Nut 115 an der Kontaktlinie zwischen dem Federring 130 und
der Oberfläche 115f ist, und die andere Kraftkomponente F2
parallel zur geneigten Wand ist. Die Kraftkomponente F2 gibt die äußere
Kraft wieder, die auf den Federring in einer Richtung parallel zur
Oberfläche 115f ausgeübt wird, welche
dazu tendiert, den Federring zu weiten.
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Die
Größe der Kraftkomponente F2, die wirkt, um den
Federring 130 zu weiten, wird durch das Verhältnis
zwischen einem Winkel θ1 der nach vorn weisenden geneigten
Oberfläche 121f der Nut des Plungerkolbens 120 und
einem Winkel θ2 der nach hinten weisenden hinterschnittenen
geneigten Oberfläche 115f der inneren ringförmigen
Nut 115 an der Innenwand der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 111.
Diese Winkel werden relativ zur radialen Ebenen gemessen, zu denen
die Richtung der Ausfahr- und Einfahrbewegung des Plungerkolbens
senkrecht ist. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Winkel θ1 wesentlich größer als
der Winkel θ2.
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Wenn
die Spannung in der Getriebekette nicht ausreicht, zwängt
die vorspannende Kraft F1, die durch die gewickelte Plungerkolbenfeder 140 ausgeübt
wird den Plungerkolben in Ausfahrrichtung (2). Die
Winkel θ1 und θ2 werden derart gewählt, dass
die Kraftkomponente F2 ausreicht, um zu bewirken, dass der C-förmige
Federring 130 sich weitet, bis die konvexe Erhöhung
zwischen benachbarten Nuten am Plungerkolben durch den C-förmigen
Federring gelangt, wie in 4 dargestellt,
wodurch es dem Plungerkolben 120 ermöglicht wird,
bis zu einer Stellung auszufahren, bei welcher eine geeignete Stellung
der Getriebekette auferlegt wird.
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Wie
in 5 dargestellt, wird der C-förmige Federring,
wenn der Plungerkolben 120 in Einfahrrichtung bewegt wird,
zwischen einer nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 115r der
inneren ringförmigen Nut 115 im Spannergehäuse
und einer nach hinten weisenden geneigten Oberfläche 121r einer Nut
am Plungerkolben eingeklemmt.
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Eine
vorspannende Kraft P1 in Einfahrrichtung wird durch die nach hinten
weisende geneigte Oberfläche 121r an den C-förmigen
Federring 130 übertragen. Eine Kraftkomponente
Ph wird in einer Richtung senkrecht zur nach vorn weisenden geneigten
Oberfläche 115r an der Kontaktlinie zwischen dem
C-förmigen Federring 130 und der Oberfläche 115r ausgeübt.
Wenn die Kraftkomponente Ph über den C-förmigen
Federring 130 an die nach vorn weisende geneigte Oberfläche 115r der
inneren ringförmigen Nut 115 übertragen
wird, wird eine andere äußere Kraftkomponente
P2 auf den Federring in einer Richtung parallel zur nach vorn weisenden
geneigten Oberfläche 115r ausgeübt. Diese äußere
Kraftkomponente P2 neigt dazu, den C-förmigen Federring 130 zu
weiten.
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Die
Größe der Kraftkomponente P2, die dazu neigt,
den C-förmigen Federring 130 zu weiten, wird durch
das Verhältnis zwischen einem Winkel α1 der nach
hinten weisenden geneigten Oberfläche 121r und
einem Winkel α2 der nach vorn weisenden geneigten Oberfläche 115r der
inneren ringförmigen Nut 115 bestimmt. Diese Winkel
werden relativ zur radialen Ebenen gemessen, zu denen die Richtung der
Ausfahr- und Einfahrbewegung des Plungerkolbens senkrecht ist. Der
Winkel α1 sollte wenigstens etwas größer
als der Winkel α2 sein, damit die Kraftkomponente P2 nach
außen weist. Wenn die in Einfahrrichtung wirkende Kraft,
die auf den Plungerkolben ausgeübt wird, klein ist, wird
auch die Kraft P1 klein sein, und die Kraftkomponente P2 wird nicht ausreichen,
um den C-förmigen Federring zu weiten, so dass die Einfahrbewegung
des Plungerkolbens durch den Kontakt des C-förmigen Federrings 130 mit
den Oberflächen 115r und 121r blockiert
wird. Andererseits wird, wenn eine größere Kraft
auf den Plungerkolben in Einfahrrichtung wirkt, die Kraft P1 größer
sein, und die Kraftkomponente P2 wird ausreichen, um den C-förmigen
Federring zu weiten, so dass es einer Erhöhung des Plungerkolbens
ermöglicht wird, durch den C-förmigen Federring 130 zu passieren,
wie in 6 dargestellt.
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Folglich
kann bei geeigneter Auswahl des Winkelverhältnisses zwischen
den Winkeln α1 und α2 die vorspannende Kraft P1
in Einfahrrichtung, die durch eine übermäßige
Kettenspannung erzeugt wird, in einer Weitung des C-förmigen
Federringes und einem Durchtritt einer Erhöhung am Plungerkolben
durch den C-förmigen Federring resultieren, so dass der
Plungerkolben einfahren kann. Gleichzeitig kann der Plungerkolben
am Einfahren gehindert werden, wenn während des Anlaufens
des Kettengetriebes eine geringere Kraft in Einfahrrichtung ausgeübt wird.
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Bei
dem beschriebenen Kettenspanner ist der Unterschied zwischen den
Winkeln θ1 und θ2 wesentlich größer
als der Unterschied zwischen den Winkeln α1 und α2.
Folglich kann die Ausfahrbewegung des Plungerkolbens relativ leicht
stattfinden, während die Einfahrbewegung begrenzter ist,
und nur ermöglicht wird, wenn die auf den Plungerkolben ausgeübte
Kraft in Einfahrrichtung einen vorgegebenen Wert überschreitet,
der durch die Differenz der Winkel α1 und α2 bestimmt
wird. Somit ist ein Einfahren des Plungerkolbens während
des Motorstarts, d. h. während des Anfangs einer Bewegung
des Kettengetriebes, auf den Betrag des Spiels begrenzt, welches
durch einen Klinkenmechanismus vorgesehen ist, aber der Plungerkolben
kann einfahren, wenn eine übermäßige
Kettenspannung beim Betrieb des Kettengetriebes auftritt.
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Zusammengefasst
ist es mit der Struktur, wie sie in 5 dargestellt
ist, möglich, es dem Plungerkolben 120 zu ermöglichen
einzufahren, wenn eine übermäßige Kettenspannung
auftritt, wodurch eine Überlastung der Getriebekette und
unerwünschte Geräusche vermieden werden, die auftreten,
wenn die Getriebekette unter einer zu großen Belastung steht.
Gleichzeitig ist es möglich den Plungerkolben 120 beim
Anlaufen des Getriebekettengetriebes in Einfahrrichtung zu blockieren
und dadurch Klappergeräusche zu verringern.
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Der
Betrag des Winkels α1 der nach vorn weisenden geneigten
Oberfläche 115r und der Betrag des Winkels θ2
der nach hinten weisenden hinterschnittenen geneigten Oberfläche 115f der
Nut 115 kann einfach bei der Herstellung festgelegt werden,
vorzugsweise mittels Anpassen der Ausgestaltung der inneren ringförmigen
Nut 115. Folglich ist es möglich einen Kettenspanner
mit den gewünschten Charakteristiken zu erhalten, der eine
herkömmliche gewickelte Plungerkolbenfeder 140,
einen C-förmigen Federring 130, einen Plungerkolben 120 und
ein Spannergehäuse 110 aufweist, wobei nur die
Ausgestaltung der inneren ringförmigen Nut 115 verändert wird.
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Wie
in 7 dargestellt, hat der Sperrmechanismus ein Spiel
W, welches dem Abstand zwischen der Position des C-förmigen
Federringes, wenn er die nach hinten weisende hinterschnittene geneigte
Oberfläche 115f der inneren ringförmigen Nut 115 kontaktiert,
und der Position des C-förmigen Federringes, wenn er die
nach vorn weisende geneigte Oberfläche 115r kontaktiert.
Es ist möglich, das Spiel W zu verringern und dadurch optimale Sperrbetriebscharakteristiken
zu erhalten, und gleichzeitig das Klappern beim Anfang einer Bewegung
des Kettengetriebes zu verringern.
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Beim
in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
der Federring 230 aus einem elastischen drahtförmigen
Element, das kreisförmige Querschnitte aufweist und mit
einem aufweitbaren und zusammendrückbaren ringförmigen
Bereich und Hebelbereichen 231 und 232 ausgebildet
ist, die sich von den Enden des ringförmigen Bereichs aus
erstrecken. Ein Spannergehäuse 210 ist mit einem
Ausschnittsbereich versehen, der von einem Teil des Außenumfangs
der Nut, in welcher der ringförmige Bereich angeordnet
ist, bis zum Äußeren des Spannergehäuses
reicht.
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Der
Außen- und Innendurchmesser des ringförmigen Bereichs
sind auf gleiche Weise ausgebildet, wie im Fall des zuvor beschriebenen
C-förmigen Federrrings 130. Ein Hebelbereich 231 erstreckt
sich durch den Ausschnittsbereich des Gehäuses nach außen
und der andere Hebelbereich 232 ist L-förmig ausgebildet,
mit einem Schenkel, der sich über den Ausschnittsbereich
erstreckt, wie in 9 dargestellt, so dass seine
Bewegung durch die gegenüberliegenden Wände des
Ausschnittsbereichs begrenzt sind.
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Der
Federring 230 kann durch Betätigung des Hebelbereichs 231,
der sich nach außerhalb des Spannergehäuses erstreckt,
geweitet und zusammengedrückt werden. Die äußere
Zugänglichkeit des Hebelbereichs vereinfacht das Auseinanderbauen der
Anordnung und die Wartung des Federringes.
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Da
der Hebelbereich 231 sich nach außerhalb des Spannergehäuses 210 erstreckt,
kann der Kettenspanner nicht einfach mittels Einschraubens in einen
Motorblock oder eine Taktsteuerkettenabdeckung montiert werden.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, das Spannergehäuse 210 derart
auszubilden, dass es am Motor auf die gleiche Weise wie ein herkömmlicher
Kettenspanner befestigt werden kann.
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Beim
in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht der Federring 330 aus einem aufweitbaren und zusammendrückbaren
ringförmigen Bereich, der durch einen federelastischen
Draht oder ein drahtförmiges Material mit kreisförmigen
Querschnitten gebildet ist. Hebelbereichen 331 und 332 erstrecken
sich vom ringförmigen Bereich aus nach außen,
und ein Spannergehäuse 310 ist mit einem Ausschnittsbereich
versehen, wie im Falle des in 9 dargestellten
Ausführungsbeispiels, der von einem Teil des Außenumfangs
der Nut, in welcher der ringförmige Bereich angeordnet
ist, bis zum Äußeren des Spannergehäuses
reicht. Vorliegend sind der Innen- und Außendurchmesser
des ringförmigen Bereichs auf gleiche Weise ausgebildet,
wie beim C-förmigen Federring 130, der zuvor beschrieben
wurde. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
ist jeder der beiden Hebelbereiche 331 und 332 im
Ausschnittsbereich in Gestalt einer Abkröpfung gebogen
und die Enden derselben erstrecken sich nach außerhalb des
Spannergehäuses 310 und liegen an entgegengesetzten
Wänden des Ausschnittsbereichs an, wodurch ein zusammendrücken
des Federringes begrenzt wird. Die Bereiche, die in Gestalt einer
Abkröpfung gebogen sind, erstrecken sich teilweise über
den Ausschnittsbereich, um ein Aufweiten des Ringes mittels Betätigung
der beiden Hebelbereiche 331 und 332 zu ermöglichen.
Jedoch wird die Aufweitung des Federringes 330 durch einen
Kontakt der inneren Bereiche der abkröpfungsförmigen
Hebelbereiche mit den gegenüberliegenden Wänden
des Ausschnittsbereichs begrenzt.
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Der
Federring 330 kann einfach von Hand mittels Betätigung
der sich nach außen erstreckenden Enden der beiden Hebelbereiche 331 und 332 aufgeweitet
werden, was den Zusammenbau, ein Entfernen und die Wartung des Federringes
vereinfacht.
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Wie
im Fall des in 9 dargestellten Ausführungsbeispiels
ist es im Fall des in 10 dargestellten Ausführungsbeispiels
vorteilhaft, das Spannergehäuse 310 derart auszubilden,
dass es am Motor auf die gleiche Weise wie ein herkömmlicher
Kettenspanner befestigt werden kann.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele haben den
Vorteil, dass die Herstellungskosten für einen Kettenspanner
mittels Vereinfachung seiner Struktur verringert werden können.
Ferner kann die Belastung der Getriebekette verringert werden, und
die Geräusche können verringert werden, ohne dass
die Bewegung des Plungerkolbens in Einfahrrichtung, welche durch
eine übermäßige Spannung der Getriebekette
bewirkt wird. Zudem kann eine Verringerung des Klapperns beim Motorstart
und bei dem Beginn der Bewegung des Kettengetriebes aufgrund von
Spiel verringert werden. Außerdem vereinfacht sich eine
Verringerung der Größe, der Zusammenbau, das Auseinanderbauen
und die Wartung.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das in das
Spannergehäuse eingeleitete Öl nur zum Dämpfen
der Bewegung des Plungerkolbens genutzt und hat wenig, wenn nicht
sogar keinen Effekt auf die in Ausfahrrichtung auf den Plungerkolben
ausgeübte vorspannende Kraft. Jedoch ist es auch möglich
den Öldruck dazu zu verwenden, dass eine vorspannende Kraft
auf den Plungerkolben ausgeübt wird, für eine
Optimierung des Betriebs des Sperrmechanismus.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kettenspanner
- 110,
210, 310
- Spannergehäuse
- 111
- Plungerkolbenaufnahmeöffnung
- 112
- Montagebereich
- 113
- Außengewinde
- 114
- Sechskantkopf
- 115
- innere
ringförmige Nut
- 115f
- (hinterschnittene
geneigte) Wand
- 115r
- (nach
vorn weisende geneigte) Oberfläche
- 116
- Ölversorgungsöffnung
- 120
- Plungerkolben
- 121
- äußere
Nut
- 121f
- (nach
vorn weisende geneigten) Oberfläche
- 121r
- (nach
hinten weisende geneigte) Oberfläche
- 127
- Plungerkolbenfederaufnahmeöffnung
- 130,
230, 330
- Federring
- 131
- Ausschnittsbereich
- 140
- Plungerkolbenfeder
- 150
- Rückschlagventil
- 231,
331
- Hebelbereich
- 232,
332
- Hebelbereich
- B,
B1, B2
- Bolzen
- CH
- Getriebekette,
Kette
- DL
- Außendurchmesser
- DS
- Innendurchmesser
- E
- Motorblock
- F1
- vorspannende
Kraft
- F2
- Kraftkomponente
- Fh
- Kraftkomponente
(von F1)
- P1
- vorspannende
Kraft
- P2
- äußere
Kraftkomponente
- Ph
- Kraftkomponente
- S1
- Kurbelwellenkettenrad
- S2
- Nockenwellenkettenrad
- T
- Spannhebel
- W
- Spiel
- α1, α2
- Winkel
- θ1, θ2
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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