DE102011055082A1

DE102011055082A1 - Spanner, insbesondere Kettenspanner mit einem Sperrelement

Info

Publication number: DE102011055082A1
Application number: DE102011055082A
Authority: DE
Inventors: Osamu Yoshida; Yuji Kurematsu; Munehiro Maeda
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2012-05-16
Also published as: JP5197718B2; GB2485465A; GB201119304D0; US20120122619A1; KR101402393B1; JP2012102823A; CN102562975A; CN102562975B; GB2485465B; KR20120050913A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spanner mit einem Sperrelement (150), wobei ein Eingriffssicherstellmechanismus für ein Eingreifen der Sperrzähne des Sperrelements (150) in die Zahnstangenzähne auf der Plungerkolbenseitenfläche ohne Verdrehen vorgesehen ist, um eine Außenfläche des Sperrelements (150) am relativen Drehen in Bezug auf eine Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung (113) zu hindern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spanner, insbesondere einen Kettenspanner mit einem Sperrelement, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Spanner dient dazu, bei einem Motor einer umlaufenden Taktsteuerkette zum Antreiben von Nockenwellen oder dergleichen eine spannende Kraft aufzuerlegen.
Bekannt sind Spanner, um bei einem Motor Getriebeketten, insbesondere zum antreiben von Nockenwellen und andere Wellen, zu spannen. Der Spanner umfasst einen Plungerkolben, der verschiebbar in ein Gehäuse eingepasst ist, wobei eine Ölkammer zwischen dem Plungerkolben und dem Gehäuse ausgebildet ist. Der Taktsteuerkette wird eine spannende Kraft dadurch auferlegt, dass eine Feder und ein externer hydraulischer Druck auf den Plungerkolben wirkt, wodurch er in Richtung der Kette vorsteht und gegen die Kette drückt.
Ein derartiger herkömmlicher Spanner wird im folgenden beispielhaft anhand des in 12 dargestellten Spanners 500 mit einem Sperrelement beschrieben. Dieser Spanner ist aus dem Japanischen Gebrauchsmuster JP 2559664 U bekannt. Der Spanner 500 mit einem Sperrelement weist auf einen Kolben 526, der in einer Richtung senkrecht zur Gleitrichtung des Plungerkolbens 514 verschiebbar in ein Gehäuse 512 eingepasst ist und eine Nebenölkammer 520 zwischen dem Kolben 526 und dem Gehäuse 512 bildet, einen Öldurchlass 544, um einen externen hydraulischen Druck auf die Nebenölkammer 520 wirken zu lassen, eine zweite Feder 534, um den Kolben 526 in Richtung der Nebenölkammer 520 vorzuspannen, eine Luftkammer 528, auf der gegenüberliegenden Seite der Nebenölkammer 520 ausgebildet, unterteilt und gebildet durch das Gehäuse 512 und den Kolben 526 und aufweisend besagte zweite Feder 534, eine Luftverbindungsöffnung 532, die in Verbindung mit der Luftkammer 528 steht und durch den Kolben 526 verschlossen wird, wenn äußerer Druck auf die Nebenölkammer 520 wirkt und sich der Kolben 526 entgegen der vorspannenden Kraft der zweiten Feder 534 bewegt, eine Zahnstange 538, die an einem Teil des Plungerkolbens 514 eingefräst ist und vom Gehäuse 512 umgeben ist, und eine Mehrzahl von Eingriffszähnen 536, die dazu in der Lage sind, in Eingriff mit der Zahnstange 538 zu gelangen, und die an einem Ende einer Stange 524 vorgesehen sind, welche am Kolben 526 fixiert ist. Hierbei sind die Zahnflächen der Eingriffszähne 536 und der Zahnstange 538 in rechten Winkeln zur Richtung ausgebildet, in welcher der Plungerkolben 514 aus- und einfährt, um ein Einfahren des Plungerkolbens 514 zu blockieren.
Dieser herkömmliche Spanner 500 hat dahingehend ein Problem, dass, da der Plungerkolben 514 und der Kolben 526 als zylinderförmige Körper ausgebildet sind, der Kontakt zwischen der Zahnstange 538 des Plungerkolbens 514 und den Eingriffszähnen 536 des Kolbens 526 extreme Bedingungen für ein Anhalten des Plungerkolbens und des Kolbens bei Schwingungen des Plungerkolbens 514 während eines Antriebs des Motors mit sich bringt. Somit neigen die Eingriffszähne 536 des Kolbens 526 dazu, dass sie schließlich abplatzen und über den gesamten Eingriffsbereich verdreht werden. Dies kann zu einem schrägen Eingriff und zu einem Fehlbetrieb des Sperrmechanismus, der durch die Eingriffszähne 536 und die Zahnstange 538 gebildet ist, führen. Es besteht ferner das Problem, dass der Plungerkolben 514 und der Kolben 526 sich jeweils um ihre Längsachsen drehen und dass dadurch ein fehlerhafter Zusammenbau bei der Herstellung und Wartung des Spanners erfolgen kann.
Darüber hinaus hat, da beim zuvor beschriebenen Spanner gemäß dem Stand der Technik die das Einfahren des Plungerkolbens verhindernden Zahnflächen der Eingriffszähne 536 und der Zahnstange 538 in rechten Winkeln zu der Richtung ausgebildet sind, in welcher der Plungerkolben 514 aus-/einfährt, der Spanner das Problem, dass eine Bewegung des Plungerkolbens 514 in Einfahrrichtung, die durch eine übermäßige Spannung in der Kette bewirkt wird, welche durch eine Änderung der Temperatur des Motors oder dergleichen bewirkt wird, begrenzt wird. Dies kann ein Quetschen des Plungerkolbens 514 oder einen Kettenumlauf unter übermäßiger Kettenspannung verursachen, so dass die Belastung der Kette erhöht und Geräusche verursacht werden.
Obwohl ein vorbestimmtes Spiel beim Sperrmechanismus bestehend aus den Eingriffszähnen 536 und der Zahnstange 538 entsprechend einem angenommenen Maximalwert der Bewegung des Plungerkolbens 514 in Einfahrrichtung, die durch eine übermäßige Kettenspannung bewirkt wird, eingestellt wird, gibt es zudem das Problem, dass je größer das Spiel ist, desto weniger können Klappergeräusche beim Motorstart reduziert werden.
Obwohl es möglich ist Gegenmaßnahmen in Bezug auf die Klappergeräusche, die beim Motorstart auftreten, zu ergreifen, indem beispielsweise ein Öffnungsmechanismus oder ein Ölreservoirmechanismus vorgesehen wird, oder indem die den Plungerkolben vorspannende Feder 518 mit einer Feder, welche eine größere Belastung aushält, ersetzt wird, treten hierbei dahingehend Probleme auf, dass die Teilezahl und die Produktionskosten erhöht und der Spanner vergrößert wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Probleme gemäß dem Stand der Technik zu lösen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Spanner aufweist: einen Gehäusekörper, der mit einem Ölversorgungsdurchlass für von außen zugeführtes, unter Druck stehendes Öl versehen ist, einen Plungerkolben, der verschiebbar über eine im Gehäusekörper ausgebildete Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Richtung einer umlaufenden Kette vorsteht, eine Plungerkolbenfeder, die in einer Hochdruckölkammer aufgenommen ist, die zwischen der Plungerkolbenaufnahmeöffnung des Gehäusekörpers und einem hohlen Bereich des Plungerkolbens ausgebildet ist, und die in Plungerkolbenausfahrrichtung vorgespannt ist, ein säulenförmiges Sperrelement, das passend in eine Sperrelementaufnahmeöffnung des Gehäusekörpers eingeführt ist, und das in eine Richtung senkrecht zur Aus-/Einfahrrichtung des Plungerkolbens verschiebbar ist, eine Sperrelementfeder, die das Sperrelement vorspannt, damit die Sperrzähne, welche an dem plungerkolbenseitigen Ende des Sperrelements vorgesehen sind, in Eingriff mit Zahnstangenzähnen sind, welche an einer Plungerkolbenseitenfläche vorgesehen sind, und einen Federverankerungsverschluss, der in der Nähe des hinteren Endes der Sperrelementaufnahmeöffnung eingepasst ist, um die Sperrelementfeder zu unterstützen, wobei ein Eingriffssicherstellmechanismus für ein Eingreifen der Sperrzähne des Sperrelements in die Zahnstangenzähne auf der Plungerkolbenseitenfläche ohne Verdrehen über den gesamten Eingriffsbereich ausgebildet ist, um eine Außenfläche des Sperrelements am relativen Drehen in Bezug auf eine Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung zu hindern.
Durch das Vorsehen des Eingriffssicherstellmechanismus für ein Eingreifen der Sperrzähne des Sperrelements in die Zahnstangenzähne auf der Plungerkolbenseitenfläche ohne Verdrehen wird die Außenfläche des Sperrelements daran gehindert, sich innerhalb der Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung, beispielsweise aufgrund von Schwingungen des Plungerkolbens, bewirkt durch den Motor, zu drehen, unabhängig von einem Eingriff der Sperrzähne des Sperrelements in die Zahnstangenzähne, die an der Plungerkolbenseitenfläche ausgebildet sind. Daher wirkt der Sperrmechanismus, bestehend aus dem Plungerkolben und dem Sperrelement verlässlich und die Sperrzähne des Sperrelements können verlässlich und exakt ausgerichtet in die Zahnstangenzähne des Plungerkolbens über den gesamten Bereich eingreifen. Somit beseitigt der erfindungsgemäße Spanner einen möglichen Fehlbetrieb des Sperrmechanismus indem ein Verdrehen verhindert wird, welches ansonsten durch einen fehlerhaften Zusammenbau der Zahnstangenzähne des Plungerkolbens und der Sperrzähne des Sperrelements.
Da der erfindungsgemäße Spanner aufweist: den Gehäusekörper, der mit einem Ölversorgungsdurchlass ausgestattet ist, welcher für von außen zuzuführendes, unter Druck stehendes Öl ausgebildet ist, den Plungerkolben, der verschiebbar über die im Gehäusekörper ausgebildete Plungerkolbenaufnahmeöffnung in Richtung der umlaufenden Kette vorsteht, die Plungerkolbenfeder, die in der zwischen der Plungerkolbenaufnahmeöffnung des Gehäusekörpers und dem hohlen Bereich des Plungerkolbens gebildeten Hochdruckölkammer aufgenommen ist und in Plungerkolbenausfahrrichtung vorgespannt ist, das säulenförmige Sperrelement, dass passend in die Sperrelementaufnahmeöffnung des Gehäusekörpers eingepasst ist und in eine Richtung senkrecht zur Aus-/Einfahrrichtung des Plungerkolbens verschiebbar ist, die Sperrelementfeder, die das Sperrelement vorspannt, so dass die Sperrzähne, die am plungerkolbenseitigen Ende des Sperrelements vorgesehen sind, in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen, die an der Plungerkolbenseitenfläche ausgebildet sind, in Eingriff stehen, und den Federverankerungsverschluss, der in der Nähe des hinteren Endes der Sperrelementaufnahmeöffnung eingepasst ist, um die Sperrelementfeder zu stützen, kann der Spanner nicht nur über den Plungerkolben der umlaufenden Kette eine Spannkraft auferlegen, sondern er bringt auch eine Mehrzahl weiterer vorteilhafter Effekte mit sich.
Vorzugsweise besteht der Eingriffssicherstellmechanismus aus einem sperrelementseitigen vorspringenden Streifen, der entlang der Gleitrichtung an der Außenfläche des Sperrelements vorgesehen ist, und einer gehäuseseitigen zurückspringenden Nut, die entlang der Gleitrichtung an der Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung vorgesehen ist, wobei ein Eingriff des sperrelementseitigen vorspringenden Streifens in die zurückspringende Nut vorgesehen ist, so dass sich die Außenfläche des Sperrelements nicht relativ zur Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung verdrehen kann. Es ist daher möglich, den Sperrmechanismus, der durch den Kolben und das Sperrelement gebildet ist, verlässlich zu betreiben, wodurch ein Fehlbetrieb des Sperrmechanismus durch ein Verhindern eines Verdrehens, welches durch einen fehlerhaften Zusammenbau in Bezug auf die Zahnstangenzähne an der Plungerkolbenseitenfläche und den Sperrzähnen des Sperrelements verursacht werden kann, und so den Aufwand bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Eingriffssicherstellmechanismus mit dem vorspringenden Streifen an der Außenfläche des Sperrelements und der zurückspringenden Nut an der Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung im Vergleich zu herkömmlichen Eingriffssicherstellmechanismen zu verringern, insbesondere auch in Hinblick auf eine Ausgestaltung des Eingriffssicherstellmechanismus mit einer zurückspringenden Nut am Sperrelement und einem vorspringenden Streifen an der Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung.
Der Streifen ist vorzugsweise konvex nach außen vorspringend und die Nut entsprechend konkav nach innen zurückspringend gekrümmt. Insbesondere ist die Nut durchgehend konkav ausgebildet, d. h. es sind keine Kanten, welche einen Nutgrund abgrenzen, vorgesehen.
Insbesondere bevorzugt hat das Sperrelement eine Gesamtlänge, die größer als der Außendurchmesser des Sperrelements ist. Dadurch ist es möglich, den Sperrmechanismus, bestehend aus dem Plungerkolben und dem Sperrelement verlässlich zu betreiben. Insbesondere kann durch die Verringerung eines Verkippens des Sperrelements in Bezug auf die Gleitrichtung innerhalb der Sperrelementaufnahmeöffnung bei einer übermäßigen Belastung, welches bei einem kürzeren Sperrelement auftritt, ein Verschleiß aufgrund von Spannungen verringert werden.
Die Sperrelementfeder ist vorzugsweise entlang der Gleitrichtung des Sperrelements in die Sperrfederaufnahmeöffnung des Sperrelements eingeführt und angebracht. Deshalb ist es möglich, die Ausgestaltung einfach zu halten und den Mechanismus zur Anbringung des Sperrelements in der Sperrelementaufnahmeöffung in seiner Größe zu verringern, insbesondere im Vergleich zu einer Ausgestaltung mit einer von außen auf das Sperrelement aufgepassten Sperrelementfeder.
Besonders bevorzugt ist eine vorspannende Kraft der Sperrelementfeder derart festgelegt, dass sie größer als eine Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die in einer Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben von der Kettenseite her beim Motorstart drückt, und dass sie kleiner als eine Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die in einer Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben von der Kettenseite her nach dem Motorstart drückt.
Da die vorspannende Kraft der Sperrelementfeder derart festgelegt ist, dass sie größer als eine Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die in einer Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben von der Kettenseite her beim Motorstart drückt, wirkt die vorspannende Kraft der Sperrelementfeder auf die Sperrzähne des Sperrelements, so dass sie in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen des Plungerkolbens sind, wenn die Reaktionskraft, welche den Plungerkolben einfährt, beim Motorstart erzeugt wird. Daher kann das Sperrelement eine Einfahrverschiebung mittels Begrenzung der Bewegung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens blockieren, welche ein Spiel verursacht und schlagende Geräusche der Kette verringern. Ferner sind, da die vorspannende Kraft der Plungerkolbenfeder nur der vorspannenden Kraft entspricht, welche den Plungerkolben vorspannt und ausfährt, ist keine spezielle, hochfeste Plungerkolbenfeder, kein Öffnungsmechanismus und kein Ölreservemechanismus erforderlich. Folglich können die Teilezahl und die Herstellungskosten verringert werden und der Spanner selbst in seiner Größe verkleinert werden.
Da die vorspannende Kraft der Sperrelementfeder derart festgelegt ist, dass sie kleiner als eine Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die in einer Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben von der Kettenseite her nach dem Motorstart drückt, wirkt die vorspannende Kraft der Sperrelementfeder auf die Sperrzähne des Sperrelements, so dass sie außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen des Plungerkolbens gelangen, und der Plungerkolben fährt ein, solange bis die vorspannende Kraft der Sperrelementfeder größer als die Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements wird. So ist es möglich, selbst wenn eine übermäßig große Belastung durch eine Einfahrsperre erzeugt wird, wenn der Plungerkolben aufgrund einer Temperaturänderung des Motors oder dergleichen übermäßig ausfährt, unter anderem ein Quetschen des Plungerkolbens zu verhindern, indem ein Einstellen des Timings des Außereingriffgelangens, bewirkt durch die übermäßige Kettenspannung nach dem Motorstart, mittels Einstellens der vorspannenden Kraft der Sperrelementfeder eine Einfahrbewegung ohne Begrenzung der Bewegung des Plungerkolbens in Einfahrrichtung möglich ist,
Die Zahnstangenzähne des Plungerkolbens sind vorzugsweise vorspringendzurückspringend mit Stoppflächen, die in Richtung der Plungerkolbenausfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements geneigt sind, und Gleitflächen, die in Richtung der Plungerkolbeneinfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements geneigt sind, und die Sperrzähne des Sperrelements sind bevorzugt vorspringend-zurückspringend mit Stoppgegenflächen, die in Richtung der Plungerkolbenausfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements geneigt sind, und Gleitgegenflächen ausgebildet, die in Richtung der Plungerkolbeneinfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements geneigt sind. Wenn eine Reaktionskraft, welche den Plungerkolben in Einfahrrichtung drückt, erzeugt wird, wenn die Kettenspannung nach dem Motorstart übermäßig groß wird, wirkt daher diese Reaktionskraft auf die Stoppgegenflächen des Sperrelements als eine Komponente der Kraft über einen übertragenden Bereich der Stoppfläche der Plungerkolbenseite und die Kraftkomponente, die auf die Stoppgegenflächen des Sperrelements wirkt, wirkt auf die Sperrzähne des Sperrelements als eine kleinere Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements, um so den Eingriff mit den Zahnstangenzähnen des Plungerkolbens zu lösen.
Ferner ist es möglich, ein Einfahren des Plungerkolbens um einen Zahn (oder mehrere Zähne) zuzulassen, ohne dass seine Bewegung in Einfahrrichtung begrenzt wird, wodurch Verschleiß der Zahnspitzen, der bei den Sperrzähnen des Sperrelements und den Zahnstangenzähnen des Plungerkolbens häufig auftritt, wenn die Kettenspannung nach dem Motorstart zu groß wird, verhindert wird. Es ist auch möglich, eine übermäßige Stoßbelastung, die ansonsten der Sperrelementfeder auferlegt wird, zu vermeiden und dadurch die Haltbarkeit zu verbessern.
Hierbei ist bevorzugt ein Neigungswinkel der Stoppfläche kleiner als ein Neigungswinkel der Gleitfläche. Dadurch, dass der Neigungswinkel der Stoppfläche kleiner als der Neigungswinkel der Gleitfläche ist, ist es möglich zu verhindern, dass die Zahnstangenzähne des Plungerkolbens außer Eingriff mit den Sperrzähnen des Sperrelements gelangen, selbst wenn eine Reaktionskraft erzeugt wird, die den Plungerkolben bei einem Motorstart in Einfahrrichtung drückt. Somit ist es möglich, das Einfahren zu blockieren, indem die Bewegung des Plungerkolbens in Einfahrrichtung begrenzt wird, welche beim Motorstart ein Spiel erzeugt.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Verwendung eines Spanners mit einem Sperrelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Schnittdarstellung mit einer Detailansicht des Spanners von 1,
3 eine vergrößert Ansicht der Zahnstangenzähne und Sperrzähne,
4 ein Schnitt entlang Linie A-A von 2,
5 eine Explosionsdarstellung eines Sperrelements, einer das Sperrelement vorspannenden Feder und einem Federverankerungsverschluss,
6 eine Darstellung, welche den Zustand eines Eingriffs der Zahnstangenzähne und der Sperrzähne zeigt, die durch einen Plungerkolbenausfahrbetrieb bei einem Motorstart bewirkt wird,
7 eine Darstellung, welche den Zustand eines Eingriffs der Zahnstangenzähne und der Sperrzähne zeigt, die durch einen Plungerkolbeneinfahrbetrieb beim Motorstart bewirkt wird,
8 eine Darstellung, welche den Zustand eines Eingriffs zeigt, wenn der Plungerkolben beginnt einzufahren, bewirkt durch eine übermäßige Kettenspannung,
9 eine Darstellung, welche den Zustand eines Nichteingriffs der Zahnstangenzähne und der Sperrzähne während eines Plungerkolbeneinfahrbetriebs zeigt, bewirkt durch eine übermäßige Kettenspannung,
10 eine Darstellung, welche den Zustand eines Eingriffs zeigt, wenn der Plungerkolben damit aufhört, einzufahren, bewirkt durch eine übermäßige Kettenspannung,
11 eine perspektivische Ansicht eines Sperrelements, eines das Sperrelement vorspannenden Feder und einem Federverankerungsverschluss, die gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden, und
12 einen Schnitt durch einen Spanner mit einem Sperrelement gemäß dem Stand der Technik.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 ein in einem Taktsteuergetriebe verwendeter Spanner 100 mit einem Sperrelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Wie in 1 dargestellt, ist der erfindungsgemäße Spanner 100 mit einem Sperrelement an einem Motorkörper auf der lockeren Seite einer Taktsteuerkette C angebracht, die um ein von einer Kurbelwelle angetriebenes Kettenrad S1 und zwei über die Kette C angetriebene, an Nockenwellen angeordnete Kettenräder S2 umläuft. Der Spanner 100 ist mit einem Plungerkolben 120 ausgestattet, der von einer Vorderseite eines Gehäusekörpers 110 vorsteht, wobei er dazu in der Lage ist, aus- und einzufahren. Der Spanner 100 erlegt der lockeren Seite der Kette C mittels eines dazwischen angeordneten, verschwenkbar beweglichen Hebels L eine Spannung auf, wobei der Spanner 100 auf die Rückseite des Hebels L nahe dessen freien Endes drückt. Es sei angemerkt, dass eine feste Führung G, welche den Umlauf der Kette C führt, am Motorkörper auf der gespannten Seite der Kette C angebracht ist.
Wenn sich das antreibende Kettenrad S1 in Pfeilrichtung des Pfeils in 1 dreht, so läuft die Kette C entsprechend der Pfeilrichtung um. Dadurch drehen sich die angetriebenen Kettenräder S2 entsprechend der Pfeilrichtung. Somit wird die Drehung des antreibenden Kettenrades S1 an die angetriebenen Kettenräder S2 übertragen.
Wie in 2 dargestellt, weist der Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besagten Gehäusekörper 110, der mit einem Ölversorgungsdurchlass 11, welcher ausgebildet ist, um von außen von der Motorblockseite zur Verfügung gestelltes, unter Druck stehendes Öl einzulassen, einen säulenförmigen Plungerkolben 120, der verschiebbar in einer im Gehäusekörper 110 ausgebildeten Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 angeordnet ist und in Richtung der nicht dargestellten, umlaufenden Kette vorsteht, eine Plungerkolbenfeder 130, welche in einer Hochdruckölkammer R angeordnet ist, die zwischen der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 des Gehäusekörpers 110 und einem hohlen Bereich 121 des Plungerkolbens 120 ausgebildet ist, und welche in die Richtung vorgespannt ist, in welche der Plungerkolben 120 vorsteht, und eine Rückschlagventileinheit 140 auf, welche in einem Bodenbereich der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 angeordnet ist, um ein Rückströmen von Öl aus der Hochdruckölkammer R in Richtung des Ölversorgungsdurchlasses 111 zu blockieren.
Der Spanner 100 weist ferner ein säulenförmiges Sperrelement 150, welches passend in eine zylinderförmige Sperrelementaufnahmeöffnung 113 eingesetzt und in einer Richtung senkrecht zur Plungerkolbenverschieberichtung, in welcher der Plungerkolben 120 aus-/einfährt, gleitend verschiebbar ist, eine Sperrelementfeder 160, welche das Sperrelement 150 vorspannt, so dass Sperrzähne 151, die an einem plungerkolbenseitigen Endbereich des Sperrelements 150 vorgesehen sind, in Eingriff mit Zahnstangenzähnen 122 stehen, die auf einer Außenfläche des Plungerkolbens 120 eingefräst sind, und einen Federverankerungsverschluss 170 auf, welcher in der Nähe des hinteren Endes der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 eingepasst ist, um die Sperrelementfeder 160 zu halten und in ihrer Bewegung zu begrenzen.
Obwohl eine bestimmte Gestalt der Rückschlagventileinheit 140 beschrieben ist, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass auch beliebige andere Rückschlagventileinheiten verwendet werden können, solange sie am Boden der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 angeordnet werden und ein Rückströmen von unter Druck stehendem Öl aus der Hochdruckölkammer R in den Ölversorgungsdurchlass 111 blockieren können. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Rückschlagventileinheit 140 verwendet, die einen Kugelsitz 141 mit einem Öldurchlass 141a, der in Verbindung mit dem Ölversorgungsdurchlass 111 des Gehäusekörpers 110 steht, eine Ventilkugel 142, die auf einem Ventilsitz 141b des Kugelsitzes 141 sitzt, eine Ventilfeder 143, welche die Ventilkugel 142 in Richtung des Kugelsitzes 141 vorspannt und drückt, und einen glockenförmigen Rückhalter 144 aufweist, der die Ventilfeder 143 unterstützt und die Bewegung der Ventilkugel 142 beschränkt.
Im Folgenden wird die spezielle Anordnung und Ausgestaltung eines Eingriffssicherstellmechanismus beschrieben, welcher sicherstellt, dass die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 ohne Verdrehen mit den Zahnstangenzähnen 122 auf der Plungerkolbenseitenfläche über den gesamten Bereich der Seitenfläche gelangen. Hierbei handelt es sich um den charakteristischsten Teil des Spanners 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, welcher nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 näher beschrieben wird.
Wie in den 2 und 4 dargestellt, ist der zuvor genannte Eingriffssicherstellmechanismus derart ausgebildet, dass die Außenfläche des Sperrelements 150 ein Drehen in Bezug auf die Innenfläche der im wesentlichen zylinderförmigen Sperrelementaufnahmeöffnung 113 verhindert, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Plungerkolbens 120 vorgesehen ist. Hierdurch wird das Sperrelement 150 am Drehen innerhalb der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 gehindert, unabhängig von einem Eingriff der Zahnstangenzähne 122 auf der Pungerkolbenseitenfläche und der Sperrzähne 151 des Sperrelements 150, selbst wenn der Plungerkolben 120 während eines Antriebs des Motors vibriert und die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 an der Plungerkolbenseitenfläche über die ganze Breite sind.
Insbesondere ist der Eingriffssicherstellmechanismus derart ausgebildet, dass, wie aus 4 ersichtlich, sperrelementsseitige ein vorspringender, konvexer Streifen 152 mit einer Evolvente im Schnitt auf der Außenfläche des Sperrelements 150 entlang der Längsrichtung desselben und gehäuseseitig eine zurückspringende, konkave Nut 113a mit einer entsprechenden Evolvente im Schnitt an der Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 entlang der Längsrichtung derselben vorgesehen ist, in welche ein nut-federartiger Eingriff des vorspringenden, konvexen Streifens 152 erfolgt. Dadurch kann das Sperrelement 150 innerhalb der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 gleiten, wobei die Außenfläche des Sperrelements 150 sicher am Verdrehen in Bezug auf die Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 gehindert wird.
Ferner hat, wie in 5 dargestellt, das Sperrelement 150 eine Gesamtlänge W, die größer als der Außendurchmesser D (im zylinderförmigen Bereich) des Sperrelements 150 ist. Diese Ausgestaltung verringert ein Verkippen des Sperrelements 150, welches ansonsten in Bezug auf die Gleitrichtung innerhalb der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 auftreten kann, und verhindert ein Verschleißen des Sperrelements 150 aufgrund von Spannung, wenn eine übermäßige Belastung dem Sperrelement 150 auferlegt wird. Es sei angemerkt, dass die drei Sperrzähne 151 in Intervallen mit gleicher Teilung und gleicher Zahnhöhe am plungerkolbenseitigen Endbereich des Sperrelements 150 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, wie in den 3 und 5 dargestellt, so dass sie mit den Zahnstangenzähnen 122, die auf der Außenfläche der Plungerkolbenseitenfläche eingefräst sind, in Eingriff stehen und die Belastung gleichmäßig verteilt wird.
Die oben genannte Sperrelementfeder 160 ist konzentrisch entlang der Gleitrichtung eingesetzt, wie in 5 dargestellt. Dadurch ist die Sperrelementfeder 160 über den größten Teil ihrer Länge in eine Sperrfederaufnahmeöffnung 153 des Sperrelements 150 eingesetzt. Es sei angemerkt, dass eine vorspannende Kraft der Sperrelementfeder 160, die beim Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, derart festgelegt ist, dass sie größer als eine Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements 150 ist, die in einer Reaktionskraft erzeugt wird und die den Plungerkolben 120 bei einem Motorstart von der Kettenumlaufseite her in Einfahrrichtung drückt, und kleiner als eine Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements 150 ist, die in einer Reaktionskraft erzeugt wird und die den Plungerkolben 120 bei einer übermäßigen Kettenspannung nach einem Motorstart in Einfahrrichtung drückt.
Der Federverankerungsverschluss 170 ist eine Stoppscheibe, welche eine Mehrzahl von nach außen vorstehenden Zungen 171 hat und die in der Nähe des hinteren Endes der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 eingepasst ist, so dass er federnde Eigenschaften aufweist, um die Sperrelementfeder 160 zu stoppen. Somit ist das hintere Ende der Sperrelementfeder 160, wie in 2 dargestellt, in Anlage an dem Federverankerungsverschluss 170 angeordnet.
Das Verhältnis der Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 und der Sperrzähne 151 und der Sperrelementfeder 160 des Sperrelements 150 beim Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im Folgenden im Detail in Bezug auf ihre Kräfte unter Bezugnahme auf die 3 und 6 bis 8 beschrieben.
Wenn der Plungerkolben 120 beim Motorstart und während eines normalen Betriebs nach dem Motorstart vorsteht, wie in 6 dargestellt ist, ist das Verhältnis zwischen der Kraftkomponente f1 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 und der vorspannenden Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 stets f1 > Fs und der Plungerkolben 120 fährt aus, wobei er das Sperrelement 150 zurück schiebt.
Die vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160, die gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist so festgelegt, dass sie größer als die Kraftkomponente f1 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 ist, die in einer Reaktionskraft F1 erzeugt wird, welche den Plungerkolben 120 von der Kettenseite her beim Motorstart drückt, wie in 7 dargestellt, und kleiner als eine Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 ist, die in einer Reaktionskraft F2 erzeugt wird, welche den Plungerkolben 120 von der Kettenseite her bei einer übermäßig großen Kettenspannung nach dem Motorstart drückt, wie in 8 dargestellt.
Somit ist während des Plungerkolbenausfahrbetriebs beim Motorstart das Verhältnis stets f1 > Fs, wie in 6 dargestellt, und der Plungerkolben 120 fährt aus, wobei er einem nicht dargestellten Hebel folgt.
Wenn, wie in 7 dargestellt, die Reaktionskraft F1, welche den Plungerkolben 120 von Kettenseite her drückt, beim Motorstart erzeugt wird, wirkt die vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160, die größer als die Kraftkomponente f1 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 ist, auf die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150, um sie in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 des Plungerkolbens 120 zu bringen. Somit begrenzen die Sperrzähne 151 die Bewegung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens 120, welche ein Spiel verursacht, und blockiert somit das Einfahren desselben.
Wenn die Reaktionskraft F2, welche den Plungerkolben 120 von der Kettenseite her drückt und verschiebt, erzeugt wird, sobald die Kettenspannung nach dem Motorstart übermäßig wird, wie in 8 dargestellt, wird die Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Spannelements 150 größer als die vorspannende Kraft Fs der Spannelementfeder 160. Dann gelangen die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 des Plungerkolbens 120, wie in 9 dargestellt, und der Plungerkolben 120 wird um einen oder mehrere Zähne der Zahnstangenzähne 122 eingefahren, solange bis die vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 im Verhältnis größer als die Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 wird. Somit ist sichergestellt, dass die Bewegung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens 120, welche ein Spiel aufgrund einer übermäßigen Kettenspannung der Kette nach dem Motorstart verursacht, nicht begrenzt wird und die Einfahrbewegung ermöglicht wird, wie in 10 dargestellt.
Obwohl die vorspannende Kraft der Plungerkolbenfeder 130 größer als die vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 ist, genügt es, wenn die vorspannende Kraft den Plungerkolben 120 vorspannt und ausfährt. Es ist möglich das Timing des Außereingriffgelangens, das durch die übermäßige Kettenspannung nach dem Motorstart mittels Einstellens der vorspannenden Kraft Fs der Spannelementfeder 160 verursacht wird, innerhalb dieses Bereichs einzustellen.
Dieses Verhältnis wird im Folgenden im Detail erläutert. Wie in 3 dargestellt, sind die Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 beim Spanner 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel asymmetrisch aus Stoppflächen 122a, die auf der Plungerkolbenausfahrseite einer Zahnlücke angeordnet und in diese Richtung in Bezug auf die Sperrelementgleitrichtung geneigt sind, und Gleitflächen 122b, die auf der Plungerkolbeneinfahrseite einer Zahnlücke angeordnet und in diese Richtung in Bezug auf die Sperrelementgleitrichtung geneigt sind, gebildet. Die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 sind ebenfalls asymmetrisch aus Stoppgegenflächen 151a, die auf der Plungerkolbenausfahrseite angeordnet und in in diese Richtung in Bezug auf die Sperrelementgleitrichtung geneigt sind, und Gleitgegenflächen 151b gebildet, die auf der Plungerkolbeneinfahrseite angeordnet und in diese Richtung in Bezug auf die Sperrelementgleitrichtung geneigt sind.
Die Reaktionskraft F2, welche erzeugt wird, wenn die Kettenspannung nach dem Motorstart übermäßig groß ist und den Plungerkolben 120 von der Kettenseite her in Einfahrrichtung drückt, wie in 8 dargestellt, drückt auf die Stoppgegenfläche 151a des Sperrelements 150 als eine Kraftkomponente fh über einen übertragenden Bereich der Stoppfläche 122a auf der Plungerkolbenseite. Die Kraftkomponente fh, welche auf die Stoppgegenfläche 151a des Sperrelements 150 drückt, wirkt ferner als eine kleine Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150, um die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 des Plungerkolbens 120 zu bringen. Somit gelangen die Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 über die Stoppgegenfläche 151a und gleiten entlang der Gleitgegenfläche 151b der Sperrzähne undgelangen um einen oder mehrere Zähne weiter, wie in 9 und 10 dargestellt.
Ein Neigungswinkel θ der Stoppfläche 122a, die am Plungerkolben 120 ausgebildet ist, ist so festgelegt, dass er kleiner als ein Neigungswinkel α der Gleitfläche 122b ist. Diese Ausgestaltung verhindert, dass die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 des Plungerkolbens 120 gelangen, selbst wenn die Reaktionskraft F1, welche den Plungerkolben 120 von der Kettenseite her in Einfahrrichtung drückt, während des Motorstarts erzeugt wird.
Folglich stellt sich das Kräfteverhältnis zwischen der Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150, erzeugt durch die Reaktionskraft F2, welche den Plungerkolben 120 von der Kettenseite in Einfahrrichtung drückt, und der vorspannenden Kraft Fs der Sperrelementfeder 160, selbst wenn der Plungerkolben 120 übermäßig aufgrund Temperaturänderungen des Motors oder dergleichen ausfährt und eine übermäßige Belastung aufgrund der zuvor beschriebenen Einfahrsperre erzeugt wird, wie folgt ein: f2 = F2 × cosθ × sinθ × μ f2 > Fs
Es sei angemerkt, dass μ der Haftreibungskoeffizient zwischen den Zahnstangenzähnen 122 des Plungerkolbens 120 und den Sperrzähnen 151 des Sperrelements 150 ist.
Wenn die Sperrzähne die Bewegung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens 120 begrenzen, was ein Spiel beim Motorstart bewirkt, stellt sich ein Kräfteverhältnis zwischen der Kraftkomponente f1 in Gleitrichtung des Sperrelements 150, erzeugt durch die Reaktionskraft F1, welche den Plungerkolben 120 beim Motorstart von der Kettenseite in Einfahrrichtung drückt, wie in 7 dargestellt, und der vorspannenden Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 wie folgt ein: f1 = F1 × cosθ × sinθ × μ f1 < Fs
Es sei angemerkt, dass μ wiederum der Haftreibungskoeffizient zwischen den Zahnstangenzähnen 122 des Plungerkolbens 120 und den Sperrzähnen 151 des Sperrelements 150 ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 8 bis 10 der Eingriff der Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 und der Sperrzähne 151 des Sperrelements 150, wenn die Kettenspannung nach dem Motorstart übermäßig groß ist, näher beschrieben, welches der charakteristischste Teil des Spanners 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist. Es sei angemerkt, dass die Strich-Punkt-Punkt-Linien, die auf der Endseite des Plungerkolbens 120 in den 9 und 10 dargestellt sind, die Position der Endseite des Plungerkolbens 120 zeigen, wenn die übermäßige Kettenspannung nach dem Motorstart erzeugt wird, d. h. die Position der Endseite des Plungerkolbens 120 der in 8 dargestellten Position entspricht. Die Strich-Punkt-Punkt-Linien am Sperrelement 150 in den 9 und 10 zeigen entsprechend die Position des Sperrelements 150 von 8.
Zuerst wirkt die Reaktionskraft F2, welche den Plungerkolben 120 von der Kettenseite her in Einfahrrichtung drückt, wenn die Kettenspannung nach dem Motorstart übermäßig groß ist, als die Kraftkomponente fh auf die Stoppgegenfläche 151a des Spannelements 150 über einen übertragenden Bereich der Stoppfläche 122a auf der Plungerkolbenseite und die Kraftkomponente fh, die auf die Stoppgegenfläche 151a des Sperrelements 150 wirkt, wirkt als die kleinere Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150.
Dann, wenn die Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 wirkt, beginnt der Plungerkolben 120 einzufahren, so dass die Stoppfläche 122a auf der Plungerkolbenseite an der Stoppgegenfläche 151a auf der Sperrelementseite entlang gleitet und die Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 gelangen außer Eingriff mit den Sperrzähnen 151 des Sperrelements 150.
Gleichzeitig, wenn die Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 außer Eingriff mit den Sperrzähnen 151 des Sperrelements 150 gelangen, setzt der Plungerkolben 120 die Einfahrbewegung fort, so dass die Gleitfläche 122b auf der Plungerkolbenseite beginnt entlang der Gleitgegenfläche 151b auf der Sperrelementseite entlang zu gleiten.
Wenn der Plungerkolben 120 die Einfahrbewegung weiter fortsetzt, wobei die Gleitfläche 122b auf der Plungerkolbenseite beginnt entlang der Gleitgegenfläche 151b auf der Sperrelementseite entlang zu gleiten, liegt die nachfolgende neue Stoppfläche 122a auf der Plungerkolbenseite an der Stoppgegenfläche 151a auf der Sperrelementseite 151a an, wie in 10 dargestellt, und erlaubt die Einfahrbewegung. Da der Plungerkolben 120 um einen oder mehrere Zähne der Zahnstangenzähne 122 einfährt, löst der Spanner 100 die Überlastung, die durch ein übermäßiges Vorstehen des Plungerkolbens 120 verursacht wurde, was auftritt, wenn sich beispielsweise die Motortemperatur ändert.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßer Spanner mit einem Sperrelement 250 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 11 erläutert. Verglichen mit dem Spanner 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich der Spanner gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nur durch die spezielle Ausgestaltung und Anordnung des Eingriffssicherstellmechanismus von dem Spanner 100 des ersten Ausführungsbeispiels, der das Sperrelement mit den Sperrzähnen ohne Verdrehen in Eingriff bringt. Die anderen Ausgestaltungen entsprechen einander. Zur Vermeidung doppelter Beschreibungen werden im Folgenden nur die spezielle Ausgestaltung und Anordnung des Eingriffssicherstellmechanismus gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Ferner sei angemerkt, dass bei der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels gleiche und gleichwirkende Elemente in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel mit um 100 höheren Bezugszeichen bezeichnet sind.
Der Eingriffssicherstellmechanismus gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht aus dem Sperrelement 250, das, wie in 11 dargestellt, mit einem elliptischen Querschnitt ausgebildet ist, und einer Sperrelementaufnahmeöffnung (nicht dargestellt), welche mit einem entsprechenden elliptischen Querschnitt ausgebildet ist, so dass sichergestellt ist, dass sich das Sperrelement 250 nicht in der Sperrelementaufnahmeöffnung dreht, welche in einer Richtung senkrecht zur Gleitrichtung des Plungerkolbens angeordnet ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Außenfläche des Sperrelements 250 an einem Verdrehen in Bezug auf die Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung zu hindern, selbst wenn der Plungerkolben während des Motorbetriebs vibriert, ohne dass der Eingriff zwischen den Zahnstangenzähnen an der Seitenfläche des Plungerkolbens und den Sperrzähnen 251 des Sperrelements 250 beeinträchtigt wird, und dass der Eingriff der Sperrzähne 251 des Sperrelements 250 in die Zahnstangenzähne an der Seitenfläche des Plungerkolbens exakt über die gesamte Länge der Zahnstange erfolgen.
Da das Sperrelement 250 eine Gesamtlänge W hat, die größer als der Außendurchmesser D (größter Ellipsendurchmesser) ist, ist es möglich, ein Verkippen des Sperrelements 250 in Bezug auf die Sperrelementgleitrichtung aufgrund einer übermäßigen Belastung, die dem Sperrelement 250 auferlegt wird, innerhalb der Sperrelementaufnahmeöffnung zu verringern, wodurch ein Verschleiß des Sperrelements 250 verhindert werden kann.
Es sei angemerkt, dass die drei Sperrzähne 251 in Intervallen mit gleicher Teilung und gleicher Zahnhöhe am plungerkolbenseitigen Endbereich des Sperrelements 250 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, so dass sie mit den Zahnstangenzähnen, die auf der Außenfläche der Plungerkolbenseitenfläche eingefräst sind, in Eingriff stehen und die Belastung gleichmäßig verteilt wird.
Der Spanner 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel arbeitet entsprechend verlässlich und reibungslos wie der Spanner 100 gemäß dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist es hierbei auch möglich, einen Fehlbetrieb des Sperrmechanismus zu verhindern, indem ein relatives Verdrehen der Zahnstangenzähne an der Seitenfläche des Plungerkolbens und Sperrzähne 251 des Sperrelements 250 sicher vermieden werden kann. Der Aufwand bei der Herstellung in Hinblick auf die Herstellung kann in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel noch weiter verringert werden, da keine vorspringend-zurückspringende Ausgestaltung des Eingriffs erforderlich ist, d. h. kein vorspringender Streifen und keine passende zurückspringende Nut vorgesehen sein müssen.
Die spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spanners mit einem Sperrelement kann beliebig sein und von den vorstehend beschriebenen beiden Ausführungsbeispielen abweichen, solange der Spanner die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Insbesondere kann die Ausgestaltung des Gehäusekörpers derart sein, dass unter Druck stehendes Öl von einer Ölpumpe direkt in einen im Gehäusekörper ausgebildeten Ölversorgungsdurchlass von außen eingeleitet wird, oder dass ein Ölreservoirbereich zurückgesetzt auf der Rückseite des Gehäusekörpers vorgesehen ist, um vorläufig Öl zu speichern, bevor das Öl unter Druck von der Ölpumpe dem Ölversorgungsdurchlass im Gehäusekörper zugeführt wird.
Ferner kann im Falle eines erfindungsgemäßen Spanners die Rückschlagventileinheit, die dazu dient, ein Rückströmen von unter Druck stehendem Öl aus der Hochdruckölkammer in den Ölversorgungsdurchlass zu blockieren, an einem Bodenbereich der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 zusammengebaut sein oder nicht. Auch der spezielle Aufbau der Rückschlagventileinheit kann sich von der obigen Beschreibung unterscheiden, solange sie ein Rückströmen von unter Druck stehendem Öl aus der Hochdruckölkammer in den Ölversorgungsdurchlass blockiert. Beispielsweise kann die Rückschlagventileinheit einen Kugelsitz, der mit dem Ölversorgungsdurchlass in Verbindung steht, um unter Druck stehendes Öl der Hochdruckölkammerseite zuzuführen, eine Ventilkugel, die einem Sitz des Kugelsitzes gegenüberliegt, einer Ventilfeder, die die Ventilkugel gegen den Kugelsitzes vorspannt, und einen glockenförmigen Rückhalter, der die Bewegung der Ventilkugel begrenzt, aufweisen.
Die vorspannende Kraft der Sperrelementfeder, die bei einem erfindungsgemäßen Spanner verwendet wird, kann eine vorspannende Kraft beliebigen absoluten Betrags sein, so lange sie derart festgelegt ist, dass sie größer als die Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die in der Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben von der Kettenseite beim Motorstart drückt, und dass sie kleiner als die Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die in der Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben einfährt, wenn die Kettenspannung nach dem Motorstart zu groß ist. Es ist hierbei bevorzugt, die vorspannende Kraft unter Berücksichtigung des Haftreibungskoeffizienten zwischen den Zahnstangenzähnen des Plungerkolbens und den Sperrzähnen des Sperrelements festzulegen.
Die spezielle Ausgestaltung des Eingriffssicherstellmechanismus der Sperrzähne des Sperrelements mit den Zahnstangenzähnen an der Seitenfläche des Plungerkolbens kann beliebig sein, solange er derart ausgebildet ist, dass er die Außenfläche des Sperrelements am relativen Drehen in Bezug auf die Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung hindert. Beispielsweise kann der Eingriffssicherstellmechanismus durch einen vorspringenden Streifen, der am Sperrelement in Gleitrichtung desselben an dessen Außenfläche ausgebildet ist, wie beispielsweise einem Streifen mit rechteckförmigem Querschnitt oder einem Streifen mit einer Außenfläche, die im Querschnitt eine Evolvente ist, und einer gehäusekörperseitigen zurückspringenden Nut, die mit einem entsprechenden Querschnitt, also beispielsweise mit einem rechteckförmigen Querschnitt oder mit einer Innenfläche, die im Querschnitt eine Evolvente ist, entlang der Gleitrichtung des Sperrelements. Hierbei haben die Sperrelementaufnahmeöffnung und das Sperrelement im wesentlichen den gleichen Durchmesser, wobei ein Eingriff des sperrelementseitigen vorspringenden Streifens in die zurückspringende Nut vorgesehen ist. Natürlich können auch Streifen und Nut vertauscht angeordnet sein, also die Nut im Sperrelement und der vorstehende Streifen in der Sperrelementaufnahmeöffnung und/oder es können auch mehrere Streifen und Nuten vorgesehen sein. Insbesondere kann auch in diesem Fall die Innen-/Außenfläche im Querschnitt eine Evolvente sein.
Der Eingriffssicherstellmechanismus kann auch aus einem Sperrelement mit einem elliptischen Querschnitt in Verbindung mit einer Gehäusekörper mit einer Sperrelementaufnahmeöffnung mit einem entsprechenden Querschnitt gebildet sein.
Beliebige andere Querschnitte, wie polygone Querschnitte oder kreisförmige Querschnitte mit einem oder mehreren fehlenden Kreissegmenten und/oder Kreissektoren, sind ebenfalls möglich, um ein Verdrehen des Sperrelements innerhalb der Sperrelementaufnahmeöffnung zu verhindern.
Ebenso kann die spezielle Ausgestaltung des Sperrelements beliebig sein, so lange das Sperrelement mehrere Sperrzähne hat, die in Eingriff mit an der Seitenfläche des Plungerkolbens ausgebildete Zahnstangenzähnen sind, ohne dass ein Verdrehen der Zähne relativ zueinander erfolgt. Insbesondere bevorzugt sind drei Sperrzähne vorgesehen, wobei die Zähne gleiche Teilungen und Zahnhöhen haben, da sie in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen gelangen und gleichmäßig die Belastung verteilen sollen.
Bezugszeichenliste

100: Spanner mit einem Sperrelement
110: Gehäusekörper
111: Ölversorgungsdurchlass
112: Plungerkolbenaufnahmeöffnung
113: Sperrelementaufnahmeöffnung
113a: zurückspringende Nut
120: Plungerkolben
121: hohler Bereich
122: Sperrzahn
122a: Stoppfläche
122b: Gleitfläche
130: Plungerkolbenfeder
140: Rückschlagventileinheit
141: Kugelsitz
141a: Öldurchlass
141b: Ventilsitz
142: Ventilkugel
143: Ventilfeder
144: Rückhalter
150, 250: Sperrelement
151, 251: Sperrzahn
151a: Stoppgegenfläche
151b: Gleitgegenfläche
152: vorspringender Streifen
153, 253: Sperrfederaufnahmeöffnung
160, 60: Sperrelementfeder
170, 270: Federverankerungsverschluss
171, 271: Zunge
S1: antreibendes Kettenrad
S2: angetriebenes Kettenrad
C: Taktsteuerkette, Kette
L: beweglicher Hebel
G: feste Führung
P: Hochdruckölkammer
R: Hochdruckölkammer
D: Außendurchmesser (Sperrelement)
W: Gesamtlänge (Sperrelement)
Fs: vorspannende Kraft der Sperrelementfeder
F1: Reaktionskraft, die den Plungerkolben beim Motorstart in Einfahrrichtung verschiebt
F2: Reaktionskraft, die den Plungerkolben bei übermäßiger Kettenspannung nach dem Motorstart in Einfahrrichtung verschiebt
f1: Kraftkomponente in Sperrelementgleitrichtung, die in der Reaktionskraft F1 erzeugt wird
f2: Kraftkomponente in Sperrelementgleitrichtung, die in der Reaktionskraft F2 erzeugt wird
fh: Kraftkomponente, die auf die Stoppfläche des Plungerkolbens in der Reaktionskraft
F2: wirkt
α: Neigungswinkel der Gleitfläche 122b
θ: Neigungswinkel der Stoppfläche 122a am Plungerkolben
500: Spanner gemäß dem Stand der Technik
512: Gehäuse
514: Plungerkolben
516: Ölkammer
518: Feder
520: Nebenölkammer
524: Stange
526: Kolben
528: Luftkammer
532: Luftverbindungsöffnung
534: zweite Feder
536: Eingriffszähne
538: Zahnstange
544: Öldurchlass
548: Öldurchlass
550: Ölreservoir

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2559664 U [0003]

Claims

Spanner (100, 200) mit einem Sperrelement (150, 250), aufweisend: einen Gehäusekörper (110), der mit einem Ölversorgungsdurchlass (111) für von außen zugeführtes, unter Druck stehendes Öl versehen ist, einen Plungerkolben (120), der verschiebbar über eine im Gehäusekörper (110) ausgebildete Plungerkolbenaufnahmeöffnung (112) in Richtung einer umlaufenden Kette (C) vorsteht, eine Plungerkolbenfeder (130), die in einer Hochdruckölkammer (R) aufgenommen ist, welche zwischen der Plungerkolbenaufnahmeöffnung (112) des Gehäusekörpers (110) und einem hohlen Bereich (121) des Plungerkolbens (120) ausgebildet ist, und die in Plungerkolbenausfahrrichtung vorgespannt ist, ein säulenförmiges Sperrelement (150, 250), das passend in eine Sperrelementaufnahmeöffnung (113) des Gehäusekörpers (110) eingeführt ist, und das in eine Richtung senkrecht zur Aus-/Einfahrrichtung des Plungerkolbens (120) verschiebbar ist, eine Sperrelementfeder (160, 260), die das Sperrelement (150, 250) vorspannt, damit die Sperrzähne (151, 251), welche an dem plungerkolbenseitigen Ende des Sperrelements (150, 250) vorgesehen sind, in Eingriff mit Zahnstangenzähnen (122) sind, welche an einer Plungerkolbenseitenfläche vorgesehen sind, und einen Federverankerungsverschluss (170, 270), der in der Nähe des hinteren Endes der Sperrelementaufnahmeöffnung (113) eingepasst ist, um die Sperrelementfeder (160, 260) zu unterstützen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingriffssicherstellmechanismus für ein Eingreifen der Sperrzähne (151, 251) des Sperrelements (150, 250) in die Zahnstangenzähne (122) auf der Plungerkolbenseitenfläche ohne Verdrehen über den gesamten Eingriffsbereich ausgebildet ist, um eine Außenfläche des Sperrelements (150, 250) am relativen Drehen in Bezug auf eine Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung (113) zu hindern.
Spanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffssicherstellmechanismus besteht aus einem sperrelementseitigen vorspringenden Streifen (152), der entlang der Gleitrichtung an der Außenfläche des Sperrelements (150) vorgesehen ist, und einer gehäuseseitigen zurückspringende Nut (113a), die entlang der Gleitrichtung an der Innenfläche der Sperrelementaufnahmeöffnung (113) vorgesehen ist, wobei ein Eingriff des sperrelementseitigen vorspringenden Streifens (152) in die zurückspringende Nut (113a) vorgesehen ist.
Spanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (150, 250) eine Gesamtlänge (W) hat, die größer als der Außendurchmesser (D) des Sperrelements (150, 250) ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelementfeder (160, 260) entlang der Gleitrichtung des Sperrelements (150, 250) in eine Sperrfederaufnahmeöffnung (153, 253) des Sperrelements (150, 250) eingeführt und angebracht ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorspannende Kraft der Sperrelementfeder (160, 260) festgelegt ist, dass sie größer als eine Kraftkomponente (f1) in Gleitrichtung des Sperrelements (150, 250) ist, die in einer Reaktionskraft (F1) erzeugt wird, welche den Plungerkolben (120) von der Kettenseite her beim Motorstart drückt, und dass sie kleiner als eine Kraftkomponente (f2) in Gleitrichtung des Sperrelements (150, 250) ist, die in einer Reaktionskraft (F2) erzeugt wird, welche den Plungerkolben (120) von der Kettenseite her nach dem Motorstart drückt.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangenzähne (122) des Plungerkolbens (120) vorspringend-zurückspringend mit Stoppflächen (122a), die in Richtung der Plungerkolbenausfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements (150, 250) geneigt sind, und Gleitflächen (122b), die in Richtung der Plungerkolbeneinfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements (150, 250) geneigt sind, und die Sperrzähne (151, 251) des Sperrelements (150, 250) vorspringendzurückspringend mit Stoppgegenflächen (151a), die in Richtung der Plungerkolbenausfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements (150, 250) geneigt sind, und Gleitgegenflächen (151b), die in Richtung der Plungerkolbeneinfahrrichtung in Bezug auf die Gleitrichtung des Sperrelements (150, 250) geneigt sind
Spanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel (θ) der Stoppfläche (122a) kleiner als ein Neigungswinkel (α) der Gleitfläche (122b) ist.