DE102012102304B4 - Spanner mit Sperrelement - Google Patents

Abstract

Spanner (100) mit Sperrelement (150), aufweisend:ein Gehäuse (110),einen Plungerkolben (120), der - aufgenommen in einer Aufnahmeöffnung im Gehäuse (110) - in Aus-/Einfahrrichtung beweglich ist, und der über das Gehäuse (110) in Ausfahrrichtung übersteht, um einem Getriebeelement (C), das um sich drehende Elemente (S1 und S2) umläuft, eine Spannung aufzuerlegen,eine Plungerkolbenfeder (130) zum Vorspannen des Plungerkolbens (120) in Ausfahrrichtung, undeinem Sperrmechanismus (R), der aufweist:ein Sperrelement (150), das verschiebbar in Eingriffs-/Außereingriffsrichtung in einem Aufnahmeraum, der im Gehäuse (110) vorgesehen ist, aufgenommen ist, wobei sich Eingriffs-/Außereingriffsrichtung und Aus-/Einfahrrichtung schneiden, Zahnstangenzähne (122), die am Plungerkolben (120) vorgesehen sind, Sperrzähne (151), die am Sperrelement (150) vorgesehen sind und in der Lage sind, in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen (122) zu stehen, undein Sperrelementvorspannmittel (160), um eine Kraft zum Vorspannen des Sperrelements (150) in Eingriffsrichtung zu erzeugen, wobei besagter Sperrmechanismus (R) dazu in der Lage ist, den Plungerkolben (120) beim Einfahren aufgrund einer Reaktionskraft (F), die in Einfahrrichtung vom umlaufenden Getriebeelement (C) wirkt, zu begrenzen,wobei die Zahnstangenzähne (122) durch Stoppflächen (122a) und Gleitflächen (122b) gebildet sind, jede der Gleitflächen (122b) einen Eingriffsstartbereich (123), an dem die Sperrzähne (151) beginnen einzugreifen, wenn sich das Sperrelement (150) in Eingriffsrichtung bewegt und die Sperrzähne (151) in die Zahnstangenzähne (122) eingreifen, und einen Eingriffsendbereich (124) hat, bei dem der Eingriff endet, unddie Gleitfläche (122b) einen eingriffsstartseitigen Bereich (E1) und einen eingriffsendseitigen Bereich (E2) aufweist, die von einem Mittelbereich (125) unterteilt sind,wobei ein Neigungswinkel (α) der Gleitfläche (122b) zur Außereingriffsrichtung vom Eingriffsendbereich (124) in Richtung Eingriffsstartbereich (123) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, dassdie Gleitfläche (122b) durch eine erste gekrümmte Fläche (181) und eine zweite Fläche (182), die sich kontinuierlich von der ersten gekrümmten Fläche (181) aus erstreckt, gebildet ist, wobeidie Schnittlinie der Gleitfläche (122b) mit einer Ebene, die parallel zur Aus-/Einfahrrichtung und parallel zur Eingriffs-/Außereingriffsrichtung ist, durch einen Kreisbogen und eine tangential anschließende gerade Linie gebildet ist, und sich der Kreisbogen über den Mittelbereich (125) hinaus erstreckt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Spanner mit Sperrelement, welcher dazu dient, einem umlaufenden Übertragungselement, wie beispielsweise einer Taktsteuerkette zum Antreiben von Nockenwellen bei einem Motor, eine Spannung aufzuerlegen.
• Üblicherweise übt ein Spanner mit Sperrelement in einer Ausfahrrichtung eine vorspannende Kraft auf ein umlaufendes Übertragungselement, z.B. einer Taktsteuerkette oder einem Riemen, aus, indem eine vorspannende Kraft einem Plungerkolben auferlegt wird, der in Aus- und Einfahrrichtung beweglich innerhalb eines Gehäuses gelagert ist.
• Ein derartiger Spanner 500 mit Sperrelement gemäß dem Stand der Technik ist beispielhaft in 9 dargestellt. Dieser Spanner ist aus dem Japanischen Gebrauchsmuster JP 2559664 Y2 bekannt.
• Der Spanner 500 weist ein Gehäuse 512, einen Plungerkolben 514, der verschiebbar im Gehäuse 512 aufgenommen und durch eine Feder 158, die in einer Ölkammer 516 des Plungerkolbens 514 angeordnet ist, vorgespannt ist, einen Kolben 526, der in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung in welcher ein Plungerkolben 514 aus- und einfährt (worauf im Folgenden als „Aus- bzw. Einfahrrichtung“ Bezug genommen wird), verschiebbar in das Gehäuse 512 eingepasst ist und eine Nebenölkammer 520 zwischen dem Kolben 526 und dem Gehäuse 512 bildet, einen Öldurchlass 544, um zu bewirken, dass ein äußerer hydraulische Druck auf die Nebenölkammer 520 wirkt, eine zweite Feder 534, um den Kolben 526 in Richtung der Nebenölkammer 520 vorzuspannen, eine Luftkammer 528, die auf der gegenüberliegenden Seite der Nebenölkammer 520 vorgesehen ist, abgetrennt und gebildet durch das Gehäuse 512 und den Kolben 526 und umfassend die zweite Feder 534, eine Luftverbindungsöffnung 532, die in Verbindung mit der Luftkammer 528 steht und durch den Kolben 526 verschlossen wird, wenn der externe hydraulische Druck auf die Nebenölkammer 520 wirkt und der Kolben 526 sich entgegen der vorspannenden Kraft der zweiten Feder 534 bewegt, Zahnstangenzähne 538, die an einem Teil des Plungerkolbens 514 eingefräst und vom Gehäuse 512 umgeben sind, und eine Mehrzahl von Sperrzähnen 536 auf, die dazu in der Lage sind, mit der Zahnstange 538 in Eingriff zu stehen, und die an einer Kante einer Stange 524 vorgesehen sind, welche am Kolben 526 fixiert ist. Hierbei sind Zahnflächen der Sperrzähne 536 und der Zahnstangenzähne 538, die dazu dienen, die Einfahrbewegung des Plungerkolbens zu blockieren, in rechten Winkeln in Bezug auf die Richtung, in welcher der Plungerkolben 514 aus- und einfährt, ausgebildet.
• Ferner ist auch, wie in 10 dargestellt, ein Spanner 550 mit Sperrelement durch Benutzung bekannt, mit einem Plungerkolben 551, der beweglich in einem Gehäuse aufgenommen ist und in Ausfahrrichtung durch die vorspannende Kraft einer Plungerkolbenfeder und durch einen Öldruck in der Hochdruckölkammer (nicht dargestellt) vorgespannt wird, um einer Kette eine Spannung aufzuerlegen, einem Sperrmechanismus 560, der dazu in der Lage ist, den Plungerkolben 551 am Einfahren aufgrund einer Reaktionskraft (im Folgenden wird hierauf als „Kettenreaktionskraft“ Bezug genommen), die von der umlaufenden Kette in Einfahrrichtung wirkt, zu hindern, wobei der Sperrmechanismus 560 ein Sperrelement 561, das im Gehäuse aufgenommen und in Gleitrichtung senkrecht zur Aus-/Einfahrrichtung des Plungerkolbens 551 beweglich ist, Zahnstangenzähne 552, die am Plungerkolben 551 vorgesehen sind, und einer Sperrelementfeder 566 zum Vorspannen des Sperrelements 561 in Eingriffsrichtung, in welcher die Sperrzähne 562 in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 552 stehen, entlang der Gleitrichtung aufweist.
• Wenn der Sperrmechanismus des Spanners mit Sperrelement ein Sperrelement aufweist, welches sich in Gleitrichtung senkrecht zur Aus-/Einfahrrichtung des Plungerkolbens bewegt, kommt ein Spiel vor, dessen Maximalbetrag im Allgemeinen einer Teilung des Zahnstangenzahns (entspricht Teilung P5 in 10) ist.
• Daher wird, aufgrund der Anlage der Zahnstangenzähne an den Sperrzähnen bei Wiederholung derartiger Bedingungen, dass der Plungerkolben um den Betrag eines Spiels einfährt, indem die zuvor genannte vorspannende Kraft in Ausfahrrichtung überstiegen wird, und die Zahnstangenzähne an den Sperrzähnen in Anlage gelangen, oder dass der Plungerkolben ausfährt, wenn die vorspannende Kraft in Ausfahrrichtung die Kettenreaktionskraft übersteigt, ein Klappern erzeugt,
• Da je größer das Spiel ist, desto mehr Klappern beim Sperrmechanismus und desto mehr Flattern der Kette erzeugt werden, ist es als eine Maßnahme zur Reduzierung des Spiels denkbar, einen Neigungswinkel α5 einer Gleitfläche 553 des Zahnstangenzahnes 552 zu verringern, wie in 10 dargestellt. Wenn jedoch dieser Neigungswinkel α5 verringert wird, wird eine Teilung P5a klein, wie durch die Strich-Punkt-Linie in 10 angedeutet ist. Dadurch steigt beim Ausfahren des Plungerkolbens die Frequenz des Aufeinandertreffens der Zahnstangenzähne 552a mit den Sperrzähnen (nicht dargestellt), welche eine Zahnform entsprechend den Zahnstangenzähnen 552a haben. Aufgrund der Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen und den Sperrzähnen gibt das Problem, dass die Schnelligkeit des Ausfahren des Plungerkolbens sinkt, wodurch auch das Nachfolgen des Plungerkolbens verlangsamt wird, die Spannungsauferlegung der Kette verzögert wird, und eine Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen und Sperrzähnen vergrößert wird.
• Wenn der Neigungswinkel α5 verringert wird, während eine Verringerung der Teilung P5 der Zahnstangenzähne 552 vermieden wird, steigt die Zahnhöhe der Zahnstangenzähne 552b (entspricht einer Zahnhöhe H5b in 10), wie in 10 durch eine Punkt-Punkt-Strich-Linie dargestellt. Aufgrund dessen treten aber Probleme dahingehend auf, dass die Größe einer Bewegung des Sperrelements in Gleitrichtung ansteigt und sich Schwankungen der das Sperrelement vorspannenden Kraft der Sperrelementfeder 566 erhöhen, ein destabilisierendes Verhalten des Plungerkolbens auftritt und die Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen 552b und den Sperrzähnen (nicht dargestellt), welche eine den Zahnstangenzähnen 552b entsprechende Zahnform haben, zunimmt.
• Wenn der Plungerkolben ausfährt und seine Ausfahrgeschwindigkeit groß ist, erhöht sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Sperrelements, welches in Außereingriffsrichtung zurückweicht, indem es durch den ausfahrenden Plungerkolben angetrieben wird. In einem solchen Fall, wenn das Sperrelement beginnt, sich von der Außereingriffsrichtung in die Eingriffsrichtung zu bewegen, während die Sperrzähne über die Zahnstangenzähne gleiten, d.h. wenn die Sperrzähne außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen gelangen, gibt es einen Fall, in dem der Beginn der Bewegung des Sperrelements in Eingriffsrichtung aufgrund der Massenträgheit des Sperrelements (im Folgenden wird hierauf als „massenträgheitsbedingt verzögerte Bewegung des Sperrelements“ Bezug genommen) verzögert wird. Wenn eine derartige massenträgheitsbedingt verzögerte Bewegung des Sperrelements beim Sperrmechanismus 560 mit Zahnstangenzähnen 552, deren Stoppflächen 554 parallel zur Gleitrichtung sind, auftritt, gibt es dahingehend Probleme, dass die Sperrzähne 562 über die Zahnstangenzähne 552 springen (im Folgenden wird hierauf als „Springen des Sperrzahns“ Bezug genommen), und dass die Sperrzähne 562 kaum in Eingriff mit jedem Zahnstangenzahn 552 gelangen.
• Wenn der Plungerkolben einfährt, gibt es in Abhängigkeit der relativen Größe der Kettenreaktionskraft in Bezug auf die oben beschriebene in Ausfahrrichtung vorspannende Kraft ferner den Fall, in dem die Sperrzähne über die Zahnstangenzähne gleiten und der Plungerkolben weiter einfährt, nachdem der Plungerkolben nur um den Betrag des Spiels eingefahren ist und die Sperrzähne in Anlage an die Zahnstangenzähne gelangt sind. In einem solchen Fall, tritt das Problem auf, dass die Geräusche wegen des Klappems, das erzeugt wird, wenn die Sperrzähne an die Zahnstangenzähne schlagen, und des weiteren Schlagens der Kette weiter zunehmen.
• Ein derartiges Verhalten des Plungerkolbens, welcher weiter einfährt, wenn die Sperrzähne über die Zahnstangenzähne gleiten, tritt beispielsweise beim Starten des Motors in einem Zustand mit geringem hydraulischen Druck auf, wenn noch nicht ausreichend hydraulischer Druck zum Begrenzen der Einfahrbewegung des Plungerkolbens in der Hochdruckölkammer vorhanden ist, d.h. in einem Zustand, im dem die in Ausfahrrichtung vorspannende Kraft, beispielsweise aufgrund des Eindringens oder Ausgasens von Luft in der Hochdruckölkammer während eines Motorstopps, zu klein ist, wenn der Motor mit dem Spanner und der Hochdruckölkammer ausgestattet ist, welcher von außen unter Druck stehendes Öl von einer Ölquelle des Motors zugeführt wird, wobei die Hochdruckölkammer zwischen dem Gehäuse und dem Plungerkolben innerhalb der Plungerkolbenaufnahmeöffnung ausgebildet ist.
• Es gibt übrigens einen Fall, in dem der Plungerkolben übermäßig ausfährt (im Folgenden wird hierauf als „übermäßig ausgefahrener Zustand“ Bezug genommen), wenn die Kette aufgrund von Spannungsschwankungen der Kette und thermischer Dehnung des Motorkörpers oder der Kette, bewirkt durch Temperaturänderungen des Motors, an dem die Kette angebracht ist, locker oder verlängert ist. Wenn der Plungerkolben sich in dem übermäßig ausgefahrenen Zustand befindet, wird die Kette zu stark gespannt. Wenn der Plungerkolben beim Einfahren aufgrund der Reaktionskraft der Kette begrenzt ist, welches die zu große Spannung verursacht, läuft die Kette in einem Zustand um, in dem die übermäßige Kettenspannung wirkt, wodurch die Belastungen und die Geräusche der Kette vergrößert werden.
• Aus der EP 1 431 615 A2 ist ein weiterer Spanner mit Sperrelement bekannt, welcher eine gleichförmige, abgerundet ausgebildete Verzahnung an Plungerkolben und Sperrelement zeigt.
• Ein weiterer Spanner mit Sperrelement ist aus der US 2007 / 0243961 A1 bekannt. Dieser Spanner weist eine sägezahnförmige Verzahnung zwischen Zahnstange und Sperrelement auf mit geraden Flanken.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Probleme gemäß dem Stand der Technik zu lösen. Hierbei soll ein Spanner mit Sperrelement zur Verfügung gestellt werden, der dazu in der Lage ist, die Schnelligkeit der Bewegung eines Plungerkolbens, seine Reaktionsfähigkeit und die Haltbarkeit eines Sperrmechanismus zu verbessern, wobei gleichzeitig Geräusche, verursacht durch ein Spiel zwischen Gleitflächen der Zahnstangenzähne und Sperrzähne, verringert werden sollen. Der Spanner soll auch in der Lage sein, das Verhalten des Plungerkolbens zu stabilisieren.
• Auch soll der Spanner dazu in der Lage sein, Geräusche aufgrund des Einfahrens des Plungerkolbens zu verringern und eine Belastung und Geräusche eines umlaufenden Getriebeelements aufgrund zu großer Spannung zu verringern.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• So ist erfindungsgemäß ein Spanner mit Sperrelement vorgesehen, aufweisend: ein Gehäuse, einen Plungerkolben mit hieran vorgesehenen Zahnstangenzähnen, der aufgenommen in einer Aufnahmeöffnung im Gehäuse in Aus-/Einfahrrichtung beweglich ist, und der über das Gehäuse in Ausfahrrichtung übersteht, um einem Getriebeelement, das um sich drehende Elemente umläuft, eine Spannung aufzuerlegen, eine Plungerkolbenfeder zum Vorspannen des Plungerkolbens in Ausfahrrichtung, und einem Sperrmechanismus. Der Sperrmechanismus weist auf ein Sperrelement, das verschiebbar in einem Aufnahmeraum, der im Gehäuse vorgesehen ist, aufgenommen ist, und verschiebbar in Gleitrichtung ist, die sich mit der Aus-/Einfahrrichtung schneidet, Zahnstangenzähne, die am Plungerkolben vorgesehen sind, Sperrzähne, die am Sperrelement vorgesehen sind und in der Lage sind, in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen zu stehen, und ein Sperrelementvorspannmittel, um eine vorspannende Kraft zum Vorspannen des Sperrelements in eine Eingriffsrichtung entlang der Gleitrichtung zu erzeugen, wenn die Sperrzähne in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen sind. Hierbei ist besagter Sperrmechanismus dazu in der Lage, den Plungerkolben beim Einfahren aufgrund einer Reaktionskraft, die in Einfahrrichtung vom umlaufenden Getriebeelement wirkt, zu begrenzen. Die Zahnstangenzähne sind zurückspringend-vorspringend (konkav-konvex) durch in Einfahrrichtung weisende Stoppflächen und durch in Ausfahrrichtung weisende Gleitflächen gebildet, und in Gleitrichtung und in eine Außereingriffsrichtung, die entgegengesetzt zur Eingriffsrichtung verläuft, geneigt. Jede der Gleitflächen, welche Kontaktflächen sind, in welche die Sperrzähne eingreifen, hat einen Eingriffsstartbereich, von dem die Sperrzähne beginnen einzugreifen, wenn sich die Sperrzähne in Eingriffsrichtung bewegen und in die Zahnstangenzähne eingreifen, und einen Eingriffsendbereich, bei dem der Eingriff endet. Die Gleitfläche ist eine gekrümmte Fläche, deren Schnittlinie mit einer Referenzebene, welche parallel zur Aus-/Einfahrrichtung und zur Gleitrichtung ist, eine gekrümmte Linie ist, die sich in Ausfahr-/Eingriffsrichtung und Außereingriffsrichtung wölbt.
• Da der erfindungsgemäße Spanner mit Sperrelement das Gehäuse, den Plungerkolben, der in der im Gehäuse ausgebildeten Aufnahmeöffnung beweglich in Aus-/Einfahrrichtung aufgenommen ist und über das Gehäuse in Ausfahrrichtung vorsteht, um einem umlaufenden Getriebeelement eine Spannung aufzuerlegen, die Plungerkolbenfeder zum Vorspannen des Plungerkolbens in Ausfahrrichtung und den Sperrmechanismus, der dazu in der Lage ist, den Plungerkolben in Hinblick auf das Einfahren aufgrund der Reaktionskraft, die in Einfahrrichtung vom umlaufenden Getriebeelement wirkt, zu begrenzen, wobei der Sperrmechanismus das Sperrelement, das verschiebbar in dem Aufnahmeraum, der im Gehäuse vorgesehen ist, aufgenommen ist, und verschiebbar in die Gleitrichtung ist, die sich mit der Aus-/Einfahrrichtung schneidet, Zahnstangenzähne, die am Plungerkolben vorgesehen sind, Sperrzähne, die am Sperrelement vorgesehen sind und in der Lage sind, in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen zu stehen, und das Sperrelementvorspannmittel aufweist, um eine vorspannende Kraft zum Vorspannen des Sperrelements in eine Eingriffsrichtung entlang der Gleitrichtung zu erzeugen, wenn die Sperrzähne in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen sind, ist der Spanner nicht nur dazu in der Lage, dem umlaufenden Getriebeelement mittels des Spanners, der durch das Plungerkolben-Vorspannmittel vorgespannt ausfährt, eine geeignete Spannung aufzuerlegen, sondern auch die Einfahrbewegung des Plungerkolbens aufgrund einer Reaktionskraft des umlaufenden Getriebeelements zu begrenzen, sondern die vorliegende Erfindung bringt auch die im Folgenden aufgeführten Vorteile mit sich.
• Da gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die Zahnstangenzähne zurückspringend-vorspringend durch die in Einfahrrichtung weisende Stoppflächen und durch die in Ausfahrrichtung weisenden und in Gleitrichtung in Außereingriffsrichtung geneigten Gleitflächen gebildet sind, hat jede Gleitfläche, welche Kontaktflächen sind in die die Sperrzähne eingreifen, besagten Eingriffsstartbereich, an welchem der Eingriff des Sperrzahnes in Eingriffsrichtung in den Zahnstangenzahn beginnt, und besagten Eingriffsendbereich, in welchem der Eingriff endet. Ferner ist die Gleitfläche eine gekrümmte Fläche, deren Schnittlinie mit einer Referenzebene, welche parallel zur Aus-/Einfahrrichtung und zur Gleitrichtung ist, eine gekrümmte Linie ist, die sich in Ausfahr-/Eingriffsrichtung und Außereingriffsrichtung wölbt. Hierdurch wird, da die Gleitfläche sich in Ausfahrrichtung und in Außereingriffsrichtung von besagter imaginärer gerader Linie, welche den Eingriffsstartbereich und den Eingriffsendbereich in der Referenzebene verbundet, wölbt, ein Abstand zwischen der Stoppfläche und der Gleitfläche gering, und der Bewegungsumfang des Plungerkolbens in Aus-/Einfahrrichtung wird klein. Somit wird es möglich, das Spiel zu begrenzen und die Klappergeräusche des Sperrmechanismus zu verringern, die durch das Spiel verursacht werden, ohne die Teilung der Zahnstangenzähne zu sehr zu verringern. Außerdem können schlagende Geräusche des umlaufenden Getriebeelements verringert werden, da das Schlagen des Getriebeelements unterdrückt werden kann. Ferner ist es nicht erforderlich, die Teilung wesentlich zu verringern, um das Spiel zu verringern, so dass es möglich wird, eine zu große Reibung, die ansonsten bei sehr kleiner Teilung zwischen den Zahnstangenzähnen und den Sperrzähnen bei der Bewegung des Plungerkolbens in Aus-/Einfahrrichtung auftritt, zu verhindern. Im Ergebnis wird es möglich, die Schnelligkeit des Ausfahrens des Plungerkolbens zu verbessern und die Reaktionsfähigkeit des Plungerkolbens in Hinblick auf Schwingungen des umlaufenden Getriebemittel zu verbessern, da ein verlässliches Ausfahren des Plungerkolbens sichergestellt wird. Ferner ist es möglich, eine Erhöhung der Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen und Sperrzähnen zu verhindern, so dass die Haltbarkeit des Sperrmechanismus verbessert wird.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung steigt ein Neigungswinkel der Gleitfläche gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vom Eingriffsendbereich in Richtung Eingriffsstartbereich an. Aufgrund des Anstiegs des Neigungswinkels der Gleitfläche vom Eingriffsendbereich in Richtung Eingriffsstartbereich und, da der Neigungswinkel auf der Seite, die näher am Eingriffsendbereich liegt, klein wird, wird es möglich, das Spiel und spielbedingte Geräusche zu verringern, wobei die erforderliche Teilung der Zahnstangenzähne sichergestellt werden kann. Da der Neigungswinkel der Gleitfläche auf der Seite, näher dem Eingriffsstartbereich, ansteigt, ist es möglich, einen Anstieg der Zahnhöhe der Zahnstangenzähne zu unterdrücken, verglichen mit einem Fall, in dem die Gleitfläche eine Ebene mit dem Neigungswinkel nahe dem Eingriffsendbereich ist, wenn in beiden Fällen die Teilung der Zahnstangenzähne gleich sind. So wird es möglich, ein stabiles Betriebsverhalten des Plungerkolbens sicherzustellen, indem ein Anstieg des Bewegungsumfangs des Sperrelements in Gleitrichtung, verursacht durch die Zahnstangenzähne, unterdrückt wird, wobei gleichzeitig die erforderliche Teilung der Zahnstangenzähne sichergestellt wird. Da es möglich ist, den Anstieg der Zahnhöhe der Zahnstangenzähne durch Anstieg des Neigungswinkels der Gleitfläche auf der Seite, die näher am Eingriffsstartbereich liegt, zu unterdrücken, ist es möglich, einen Anstieg der Schwankungen der Vorspannkraft der Sperrelementfeder zu verhindern, welcher ansonsten durch den Anstieg des Bewegungsumfangs des Sperrelements verursacht würde. Im Ergebnis wird es auch möglich, das Betriebsverhalten des gleitenden Plungerkolbens zu stabilisieren. Darüber hinaus wird, da der Anstieg der Vorspannkraft unterdrückt wird, eine Belastung der Sperrzähne, die über die Zahnstangenzähne gleiten, verringert, verglichen mit einem Fall, in dem der Neigungswinkel der Gleitfläche konstant ist. So wird es möglich, den Abfall der Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens zu unterdrücken, welcher anderenfalls verursacht würde, wenn die Vorspannkraft ansteigt, und die Reaktionsfähigkeit des Plungerkolbens in Hinblick auf Schwingungen des umlaufenden Getriebeelements zu verbessern. Es wird auch möglich, den Anstieg der Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen und den Sperrzähnen zu verringern, und die Haltbarkeit des Sperrmechanismus zu verbessern.
• Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Gleitfläche in einen eingriffsstartseitigen Bereich und einen eingriffsendseitigen Bereich durch einen Mittelbereich als Grenze unterteilt, welche einen Abstand vom Eingriffsstartbereich zum Eingriffsendbereich entlang der Gleitfläche einer frei wählbaren Referenzebene zweiteilt, und die Vergrößerung des Neigungswinkels wird beim Annähern an den Eingriffsstartbereich in einem ganzen, vorbestimmten Bereich verringert, welcher mehr als eine Hälfte des Bereichs vom Eingriffsstartbereich zum Mittelbereich ist. Da die Gleitfläche durch den Mittelbereich als Grenze, welche einen Abstand vom Eingriffsstartbereich zum Eingriffsendbereich entlang der Gleitfläche einer frei wählbaren Referenzebene zweiteilt, in den eingriffsstartseitigen Bereich und den eingriffsendseitigen Bereich unterteilt ist, und sich die Vergrößerung des Neigungswinkels beim Annähern an den Eingriffsstartbereich im ganzen, vorbestimmten Bereich verringert, welcher mehr als eine Hälfte des Bereichs vom Eingriffsstartbereich zum Mittelbereich ist, wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Sperrelements, das sich aufgrund des Plungerkolbens in Außereingriffsrichtung bewegt, gering. Daher ist der Einfluss der Massenträgheit auf das Sperrelement, nach dem Beginn der Bewegung in Außereingriffsrichtung gering, nachdem die Sperrzähne außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen gelangen. Im Ergebnis wird es möglich zu verhindern, dass die Sperrzähne über die Zahnstangenzähne springen, selbst wenn der Einfluss der Massenträgheit auf das Sperrelement nach dem Start der Bewegung in Eingriffsrichtung, nachdem die Sperrzähne außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen gelangen, klein wird. Somit wird es möglich zu verhindern, dass die Sperrzähne über die Zahnstangenzähne springen, selbst wenn die Verzögerung beim Start der Bewegung des Sperrelements in Eingriffsrichtung, die durch die Massenträgheit bei hoher Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens verursacht wird, auftritt. Es kann ein Ausfahren der Zahnstangenzähne Zahn um Zahn sichergestellt werden, und es wird möglich, den Plungerkolben am übermäßigen Ausfahren zu hindern.
• Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist der Sperrzahn in einem Flächenkontakt entlang der Gleitfläche am Eingriffsendbereich. Da der Sperrzahn in einem Flächenkontakt entlang der Gleitfläche am Eingriffsendbereich ist, wird es möglich, den Effekt zu unterdrücken, dass der Plungerkolben im Eingriffszustand, in dem der Sperrzahn in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen im Eingriffsendbereich befindet, sich in Aus-/Einfahrrichtung bewegt. Im Ergebnis ist es möglich, Geräusche aufgrund des Spiels zu verringern. Ferner ist es möglich, die Flächenpressung im Kontaktbereich zwischen den Zahnstangenzähnen und den Sperrzähnen zu verringern, so dass es möglich wird, die Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen und den Sperrzähnen, die ineinander eingreifen, zu verringern.
• Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist die Stoppfläche in Richtung der Ausfahrrichtung geneigt, wobei sie der Außereingriffsrichtung gegenüberliegt. Da die Stoppfläche in Richtung der Ausfahrrichtung geneigt ist und der Außereingriffsrichtung gegenüberliegt, wird der Bereich, in dem die Stoppfläche in Aus-/Einfahrrichtung ausgebildet ist, erhöht, verglichen mit einem Zahnstangenzahn ohne Neigungswinkel, d.h. einem Zahnstangenzahn, der nicht in Richtung der Ausfahrrichtung geneigt ist und der Außereingriffsrichtung gegenüberliegt. Deshalb wird es möglich, ein Springen des Zahnstangenzahnes zu verhindern, verglichen mit einem Fall, in dem der Zahnstangenzahn eine nicht in Ausfahrrichtung geneigte und der Außereingriffsrichtung gegenüberliegende Stoppfläche hat, selbst wenn eine Verzögerung der Bewegung des Sperrelements aufgrund seiner Massenträgheit auftritt.
• Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung hindert der Sperrmechanismus den Plungerkolben am Einfahren mittels Eingriffs der Sperrzähne in die Zahnstangenzähne, wenn die Reaktionskraft eine erste Reaktionskraft ist, die erzeugt wird, wenn die Spannung des umlaufenden Getriebeelements kleiner als eine zu große Spannung ist, und ermöglicht es dem Plungerkolben einzufahren, indem das Sperrelement in Außereingriffsrichtung geschoben wird, um die Sperrzähne außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen zu bringen, wenn die Reaktionskraft eine zweite Reaktionskraft ist, die erzeugt wird, wenn die Spannung des umlaufenden Getriebeelements zu groß wird, indem die das Sperrelement vorspannende Kraft derart festgelegt ist, dass die größer als eine erste Kraftkomponente, die durch die erste Reaktionskraft in Gleitrichtung erzeugt wird, und kleiner als eine zweite Kraftkomponente ist, die durch die zweite Reaktionskraft in Gleitrichtung erzeugt wird. Dadurch wird es möglich, schlagende Geräusche der Kette zu verringern, indem die Einfahrverschiebung blockiert wird mittels Begrenzung der Bewegung des Plungerkolbens in Einfahrrichtung. Da die vorspannende Kraft des Plungerkolben-Vorspannmittels, in der Regel einer Plungerkolbenfeder in Verbindung mit einem Öldruck, welcher in bestimmten Betriebszuständen auch fehlen kann, gerade groß genug ist, um die vorspannende Kraft zu sein, welche nur den Plungerkolben vorspannt und ausfährt, ist keine spezielle hochbelastbare Plungerkolbenfeder erforderlich und der Spanner selbst kann in seiner Größe verringert werden, indem die Teilezahl verringert wird, und Herstellungskosten können gesenkt werden.
• Da die vorspannende Kraft des Sperrelement-Vorspannmittels, d.h. in der Regel einer Sperrelementfeder, derart festgelegt wird, dass sie größer als die erste Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die durch die erste Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben einfährt, wirkt die vorspannende Kraft des Sperrelement-Vorspannmittels auf das Sperrelement, wenn die Reaktionskraft, welche den Plungerkolben einfährt, erzeugt wird und die Sperrzähne in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen sind.
• Darüber hinaus, da die vorspannende Kraft des Sperrelement-Vorspannmittels derart festgelegt wird, dass sie kleiner als die zweite Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements ist, die durch die zweite Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben einfährt, wenn die Spannung in der Kette zu groß wird, wirkt die zweite Kraftkomponente auf die Sperrzähne des Sperrelements, und die Sperrzähne des Sperrelements gelangen außer Eingriff mit den Zahnstangezähnen des Plungerkolbens. Dabei fährt der Plungerkolben ein, bis die vorspannende Kraft des Sperrelement-Vorspannmittels größer als die zweite Kraftkomponente wird, so dass es möglich ist, ein Quetschen des Plungerkolbens zu verhindern, indem die Einfahrverschiebung ohne Begrenzung der Bewegung in Einfahrrichtung des Plungerkolbens begrenzt wird, was ein Spiel aufgrund zu großer Spannung im Getriebeelement verursacht würde. Es ist auch möglich, sicher ein Quetschen des Plungerkolbens zu verhindern, da das Timing des Außereingriffgelangens, welches durch die zu große Spannung verursacht wird, mittels Einstellens der vorspannenden Kraft des Sperrelement-Vorspannmittels eingestellt werden kann.
• Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung sind die Stoppflächen der Zahnstangenzähne in Richtung der Ausfahrrichtungsseite geneigt und liegen der Außereingriffsrichtung gegenüber, und die Sperrzähne des Sperrelements sind zurückspringend-vorspringend ausgebildet, jeweils durch Stoppgegenflächen, die in die Ausfahrrichtung geneigt sind, wobei sie der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen, und Gleitgegenflächen, die in Richtung der Einfahrrichtung geneigt sind, wobei sie der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen.
• Da die Stoppflächen der Zahnstangenzähne in Ausfahrrichtung und Außereingriffsrichtung geneigt sind, ist der Bereich, in welchem die Stoppfläche in Aus-/Einfahrrichtung ausgebildet ist, vergrößert, verglichen mit einem Zahnstangenzahn mit einer nicht in Aus-/Einfahrrichtung geneigten Stoppfläche. So wird es möglich, ein Überspringen des Zahnstangenzahnes, der keine in Ausfahrrichtung und Außereingriffsrichtung geneigte Stoppfläche hat, zu verhindern, selbst wenn eine Bewegungsverzögerung des Sperrelements aufgrund der Massenträgheit auftritt.
• Da die Zahnstangenzähne des Plungerkolbens zurückspringend-vorspringend durch Stoppflächen, die in Ausfahrrichtung geneigt sind und der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen, und durch Gleitflächen, die in Einfahrrichtung geneigt sind und der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen, und die Sperrzähne des Sperrelements zurückspringend-vorspringend ausgebildet sind, jeweils durch Stoppgegenflächen, die in Ausfahrrichtung geneigt sind, wobei sie der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen, und Gleitgegenflächen, die in Einfahrrichtung geneigt sind, wobei sie der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen, wirkt die Reaktionskraft, wenn die zweite Reaktionskraft bei zu großer Spannung erzeugt wird, welche den Plungerkolben einfährt, über die Stoppflächen des Plungerkolbens auf die Stoppgegenflächen des Sperrelements als Kraftkomponente. Diese Kraftkomponente, welche auf die Stoppgegenflächen des Sperrelements wirkt, wirkt ferner als die kleinere Kraftkomponente in Gleitrichtung des Sperrelements, um so die Sperrzähne des Sperrelements außer Eingriff mit den Zahnstangen des Plungerkolbens zu bringen. So gleiten die Zahnstangenzähne des Plungerkolbens über die Gleitgegenfläche über die Stoppgegenfläche und fahren um einen Zahn ein, wodurch es möglich wird, verlässlich das Einfahren des Plungerkolbens ohne Bewegungsbegrenzung des Plungerkolbens in Einfahrrichtung zuzulassen, wobei Verschleiß und Beschädigungen, wie Abplatzen der Zähne, was bei zu großer Spannung häufig an den Sperrzähnen und den Zahnstangenzähnen auftritt, verhindert werden kann. Ferner kann eine ausgezeichnete Haltbarkeit durch die Vermeidung von Stößen auf die Sperrelementfeder bewirkt werden.
• Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung ist der Neigungswinkel der Stoppfläche derart festgelegt, dass er kleiner als der Neigungswinkel der Gleitfläche ist. Da der Neigungswinkel der Stoppfläche derart festgelegt ist, dass er kleiner als der Neigungswinkel der Gleitfläche ist, wird es möglich, den Plungerkolben beim Einfahren zu blockieren, selbst wenn die erste Reaktionskraft erzeugt wird, welche den Plungerkolben einfährt, da das Außereingriffgelangen der Zahnstangenzähne des Plungerkolbens und der Sperrzähne des Sperrelements blockiert wird. Dadurch wird es möglich, die Geräusche zu verringern, die durch das Einfahren des Plungerkolbens verursacht werden.
• Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung ist das Gehäuse an einem Motor angebracht, welcher die sich drehenden Elemente, z.B. Kettenräder oder Riemenscheiben, dreht, das Plungerkolben-Vorspannmittel umfasst auch unter Druck stehendes Öl, welches während des Motorbetriebs einer im Gehäuse ausgebildeten Hochdruckölkammer zugeführt wird, die erste Reaktionskraft entspricht der Reaktionskraft, welche beim Motorstart erzeugt wird, und die zweite Reaktionskraft entspricht der Reaktionskraft, die nach dem Motorstart erzeugt wird.
• Da der Spanner mit Sperrelement die Zahnstangenzähne des Plungerkolbens und die Sperrzähne des Sperrelement dabei blockiert, außer Eingriff zu gelangen, wenn die erste Reaktionskraft, welche versucht den Plungerkolben einzufahren, beim Motorstart in einem Zustand mit geringem Öldruck (d.h. der hydraulische Druck in der Hochdruckölkammer reicht nicht aus, um der ersten Reaktionskraft entgegenzuwirken) erzeugt wird, kann der Spanner beim Motorstart das Einfahren des Plungerkolbens verhindern. Wenn die zweite Reaktionskraft, welche den Plungerkolben einfährt, nach dem Motorstart in einem Zustand mit zu großer Spannung erzeugt wird, ermöglicht der Spanner das Einfahren des Plungerkolbens, so dass es möglich wird, schnell die zu große Spannung zu verringern. Folglich können vorteilhafte Effekte mit dem erfindungsgemäßen Spanner bei einem Motor realisiert werden.
• Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung der Verwendung eines Spanners mit einem Sperrelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
• 2A eine Schnittdarstellung des Spanners mit Sperrelement von 1,
• 2B eine vergrößerte Ansicht des mit einem Kreis markierten Bereichs von 2A,
• 3 eine schematische Darstellung der Zahnstangenzähne und Sperrzähne, wenn der Plungerkolben von 1 ausfährt,
• 4 eine schematische Darstellung eines Eingriffszustands der Zahnstangenzähne und der Sperrzähne, wenn der Plungerkolben am Einfahren bei einem Motorstart gehindert wird,
• 5 eine schematische Darstellung eines Eingriffszustands der Zahnstangenzähne und der Sperrzähne, wenn der Plungerkolben beginnt einzufahren, wenn die Spannung der Kette zu groß wird,
• 6 eine schematische Darstellung eines Eingriffszustands der Zahnstangenzähne und der Sperrzähne, wenn der Plungerkolben einfährt, wenn die Spannung der Kette zu groß ist,
• 7 eine schematische Darstellung eines Eingriffszustands der Zahnstangenzähne und der Sperrzähne, wenn der Plungerkolben das Einfahren beendet, wenn die Spannung der Kette zu groß war,
• 8 eine vergrößerte Ansicht des Spanners mit den Zahnstangenzähnen und Sperrzähnen, die in 2 dargestellt sind,
• 9 einen ausschnittsweisen Schnitt durch einen Spanner mit einem Sperrelement gemäß dem Stand der Technik, und
• 10 einen ausschnittsweisen Schnitt durch den Hauptteil eines anderen Spanners mit einem Sperrelement gemäß dem Stand der Technik.
• Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 ein Ausführungsbeispiel eines Spanners 100 mit einem Sperrelement näher beschrieben.
• Wie in 1 dargestellt, ist der erfindungsgemäße Spanner 100 mit einem Sperrelement an einem nicht dargestellten Motorkörper auf der lockeren Seite einer als Getriebeelement dienenden Kette C angebracht, welche ein endloses, riemenartiges, umlaufendes Übertragungselement ist, das um ein von einer Kurbelwelle angetriebenes Kettenrad S1 und zwei über die Kette C angetriebene, an Nockenwellen angeordnete Kettenräder S2 umläuft. Vorliegend bilden das Kettenrad S1, die Kettenräder S2 und die Kette C eine Getriebeanordnung zur Taktsteuerung eines Motors.
• Der Spanner 100 hat ein Gehäuse 110 und einen Plungerkolben 120, der über das Gehäuse 110 vorsteht, wobei er dazu in der Lage ist, in eine Ausfahrrichtung auszufahren und eine Einfahrrichtung einzufahren. Der Plungerkolben 120 erlegt der lockeren Seite der Kette C über einen verschwenkbar am Motorkörper angebrachten Hebel A eine Spannung auf, wobei er auf die Rückseite des Hebels A nahe dessen freien Endes drückt. Eine stationäre Führung G, welche den Umlauf der Kette C führt, ist am Motorkörper auf der gespannten Seite der Kette C angebracht.
• 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 2A und 2B dargestellt, welches geschnittene Ansichten des Spanners 100 sind, weist der Spanner 100 mit Sperrelement einen Ölversorgungsweg mit einem Ölversorgungsdurchlass 111, welcher ausgebildet ist, um von außen von der Motorblockseite zur Verfügung gestelltes, unter Druck stehendes Öl einzulassen, eine Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 zur Aufnahme des Plungerkolbens 120, besagten säulenartigen Plungerkolben 120, der vom Gehäuse 110 unterstützt ist und in Aus- und Einfahrrichtung hin- und her verschiebbar aufgenommen ist, und über die Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 vorsteht, um der Kette C (vgl. 1) eine Spannung aufzuerlegen, eine Hochdruckölkammer 131, die zwischen der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 des Gehäuses 110 und einem hohlen Bereich 121 des Plungerkolbens 120 ausgebildet ist, eine Plungerkolbenfeder 130, welche in der Hochdruckölkammer 131 als den Plungerkolben 120 vorspannendes Element (Teil eines Plungerkolben-Vorspannmittels) angeordnet ist, und welche eine vorspannende Kraft zum Vorspannen des Plungerkolbens 120 in Ausfahrrichtung erzeugt, eine Rückschlagventileinheit 140, welche in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 angeordnet ist, um ein Rückströmen von unter Druck stehendem Öl aus der Hochdruckölkammer 131 in Richtung des Ölversorgungsdurchlasses 111 zu blockieren, und einen Sperrmechanismus R auf, der dazu in der Lage ist, den Plungerkolben 120 in seiner Bewegung in Einfahrrichtung aufgrund einer Reaktionskraft F, die in Einfahrrichtung von der Kette C (vgl. 1) aus wirkt, zu beschränken.
• Das Öl wird von außerhalb des Spanners 100 unter Druck über den Ölversorgungsweg (Ölversorgungsdurchlass 111) der Hochdruckölkammer 131 zugeführt. Es kommt von einer Ölpumpe, d.h. einer hydraulischen Quelle, die im Motor vorgesehen ist, und entsprechend dem Betrieb des Motors aktiviert bzw. deaktiviert ist. Aus diesem Grund wird während des Motorbetriebs der Hochdruckölkammer 131 unter Druck stehendes Öl zugeführt, und die Ölzufuhr ist deaktiviert, wenn der Motor steht. Die Plungerkolbenfeder 130 und das unter Druck stehende Öl in der Hochdruckölkammer 131 bilden das Mittel zum Vorspannen des Plungerkolbens 120 in Ausfahrrichtung, worauf im Folgenden auch als Plungerkolben-Vorspannmittel Bezug genommen wird. Die vorspannende Kraft der Plungerkolbenfeder 130 und der hydraulische Druck des unter Druck stehenden Öls in der Hochdruckölkammer 131 üben eine vorspannende Kraft zum Vorspannen des Plungerkolbens 120 in Ausfahrrichtung aus (worauf im Folgenden als „Vorspannkraft in Ausfahrrichtung“ Bezug genommen wird).
• Der Sperrmechanismus R weist eine Sperrelementaufnahmeöffnung 113, die als ein Bereich zur Aufnahme des Sperrelements 150 innerhalb des Gehäuses 110 ausgebildet ist, wobei das Sperrelement 150 in einer Gleitrichtung verschiebbar in der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 aufgenommen ist, wobei das Sperrelement 150 eine Mehrzahl von Sperrzähnen 151 aufweist, die vorgesehen sind, damit das Sperrelement 150 mit denselben in Eingriff mit einer Mehrzahl von Zahnstangenzähnen 122 stehen kann, welche auf einem Teil einer Außenumfangsfläche des Plungerkolbens 120 vorgesehen sind, eine Sperrelementfeder 160, welche vorliegend ein SperrelementVorspannmittel zum Vorspannen des Sperrelements 150 in Eingriffsrichtung, d.h. in Gleitrichtung auf den Plungerkolben 120 zu, bildet, wenn die Sperrzähne 151 in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 sind, und einen Federverankerungsverschluss 170 auf, der in die Sperrelementaufnahmeöffnung 113 eingepasst ist, um eine Anlage für die Sperrelementfeder 160 zu bilden.
• Vorliegend hat der Sperrmechanismus R mit den Zahnstangenzähnen 122 und den Sperrzähnen 151 ein Spiel. Das Spiel hat ein Maximum, dessen Betrag einer Teilung P der Zahnstangenzähne 122 entspricht. Mit einer derartigen Anordnung des Spanners 100 mit Sperrelement, bei welchem der Plungerkolben 120, welcher durch die Vorspannung der Plungerkolbenfeder 130 und des unter Druck stehenden Öls in der Hochdruckölkammer 131 der Kette C eine Spannung auferlegt, kann der Sperrmechanismus R mit den Sperrzähnen 151 des Sperrelements 150, das durch die Sperrelementfeder 160, welche eine vorspannende Kraft Fs erzeugt, vorgespannt ist, und den Zahnstangenzähnen 122 das Einfahren des Plungerkolbens 120 begrenzen.
• Das Sperrelement 150, das sich innerhalb der vorliegend nicht zylinderförmigen, säulenförmigen Sperrelementaufnahmeöffnung 113 bewegt, weist einen säulenförmigen Sperrelementkörper 152 mit einer Außenumfangsfläche 153, sowie besagte Sperrzähne 151 auf. Der Sperrelementkörper 152 ist ein Teil, welcher die Außenumfangsfläche 153 des Sperrelements 150 bildet. Die Sperrzähne 151 sind Teile, welche ein plungerkolbenseitiges Ende des Sperrelements 150 bilden.
• Im vorliegenden Fall schneiden sich die Gleitrichtung des Sperrelements 150 und Aus- und Einfahrrichtung des Plungerkolbens 120, insbesondere schneiden sie sich vorliegend in einem rechten Winkel. Die Eingriffsrichtung ist in Gleitrichtung des Sperrelements 150, wenn die Sperrzähne 151 in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 gelangen, d.h. die Richtung, in der das Sperrelement 150 sich dem Plungerkolben 120 nähert, und die Außereingriffsrichtung ist eine Richtung entgegengesetzt zur Eingriffsrichtung und ist die Gleitrichtung des Sperrelements 150, wenn die Sperrzähne 151 über die Zahnstangenzähne 122 gleiten und außer Eingriff mit ihnen gelangen, d.h. eine Richtung, in welcher sich das Sperrelement sich vom Plungerkolben 120 entfernt.
• Darüber hinaus bedeutet eine Bezeichnung „plungerkolbenseitig“, die für Elemente und andere Mittel verwendet wird, Positionen derselben, die näher an dem Plungerkolben 120 in Gleitrichtung sind, und eine Bezeichnung „nicht-plungerkolbenseitig“ bezieht sich auf Positionen, die weiter vom Plungerkolben 120 in Gleitrichtung entfernt sind, d.h. die entgegengesetzte Seite in Bezug auf plungerkolbenseitig. In gleicher Weise bedeutet eine Bezeichnung „ausfahrrichtungsseitig“, die für Elemente und andere Mittel verwendet wird, Positionen auf der Ausfahrrichtungsseite in Bezug auf die Aus-/Einfahrrichtung des Plungerkolbens 120, und eine Bezeichnung „einfahrrichtungsseitig“ bedeutet Positionen auf der Einfahrrichtungsseite in Bezug auf die Aus-/Einfahrrichtung des Plungerkolbens 120.
• Obwohl vorliegend eine bestimmte Gestalt der Rückschlagventileinheit 140 beschrieben ist, ist es selbstverständlich, dass auch beliebige andere Rückschlagventileinheiten verwendet werden können, solange sie am einfahrrichtungsseitigen Ende der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 112 angeordnet sein können, es dem Öl ermöglichen, von außen unter Druck über den Ölversorgungsweg (Ölversorgungsdurchlass 111) in die Hochdruckölkammer 131 einzuströmen, und ein Rückströmen von unter Druck stehendem Öl aus der Hochdruckölkammer 131 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 Gehäuses 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.
• Die Sperrelementfeder 160 wird in eine Federaufnahmeöffnung 152a eingesetzt, welche im Sperrelement 150 ausgebildet und konzentrisch (in Bezug auf einen Schnitt senkrecht zur Längsachse mittig) im Sperrelement 150 in Gleitrichtung ausgerichtet ist. Der Federverankerungsverschluss 170 ist eine Scheibe, die eine Mehrzahl von vorstehenden Zungen 171 an ihrem Außenumfangsbereich hat. Die Zungen 171 sind in einem nicht-plungerkolbenseitigen Ende der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 eingepasst und zeigen eine Elastizität in Bezug auf das Stoppen des Sperrelements. Der Federverankerungsverschluss 170 ist auch ein, eine vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 definierender Abschnitt (vgl. 3 bis 5).
• Das gegenseitige Verhältnis der Zahnstangenzähne 122, der Sperrelementzähne 151 und der das Sperrelement 150 vorspannenden Sperrelementfeder 160 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 3, welche eine schematische Darstellung der Zahnstangenzähne 122 und Sperrzähne 151 ist, wenn der Plungerkolben 120 des Spanners 100 von 1 ausfährt, 4, welches eine schematische Darstellung eines Eingriffszustands der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 ist, wenn der Plungerkolben 120 am Einfahren bei einem Motorstart gehindert wird, und 5, welches eine schematische Darstellung eines Eingriffszustands der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 ist, wenn der Plungerkolben 120 beginnt einzufahren, wenn die Spannung der Kette zu groß wird, und, sofern erforderlich, 1 und 2 näher beschrieben.
• Wie in 3 dargestellt, ist, wenn der Plungerkolben 120 aufgrund einer ausfahrenden Kraft Fa, die auf den Plungerkolben 120 aufgrund der Plungerkolbenfeder 130 und des Öldrucks in der Hochdruckölkammer 131 während des normalen Antriebs beim Starten und nach dem Starten des Motors (d.h. bei einem Betrieb des Motors, wenn die Spannung der Kette C nicht zu groß ist, wie an späterer Stelle beschrieben) wirkt, ausfährt und übersteht, die vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 derart eingestellt, dass sie stets kleiner als eine Kraftkomponente fa der ausfahrenden Kraft Fa in Außereingriffsrichtung ist, welche über die Zahnstangenzähne 122 und die Sperrzähne 151 auf das Sperrelement 150 wirkt.
• Dann, wenn die Kraftkomponente fa eine resultierende Kraft der vorspannenden Kraft Fs überschreitet und eine Reibungskraft in Gleitrichtung zwischen den Zahnstangenzähnen 122 und den Sperrzähnen 151 wirkt, fährt der Plungerkolben 120 aus, wobei er dem beweglichen Hebel A folgt (vgl. 1), während das Sperrelement 150 in Außereingriffsrichtung zurückgeschoben wird. Es sei angemerkt, dass in 3 eine Punkt-Punkt-Strich-Linie ein vorderes Ende des Plungerkolbens 120 und die Position des Sperrelements 150 zeigt, bevor der Plungerkolben 120 ausfährt.
• Wenn eine Reaktionskraft F der Kette C, welche versucht, den Plungerkolben 120 durch den zwischengeschalteten beweglichen Hebel A einzufahren, eine erste Reaktionskraft F1 ist, wie in 4 dargestellt, ist die vorspannende Kraft Fs derart eingestellt, dass sie größer als eine erste Kraftkomponente f1 der ersten Reaktionskraft F1 in Außereingriffsrichtungist, die über die Zahnstangenzähne 122 und die Sperrzähne 151 auf die Rückschlagventileinheit 140 wirkt. Hier ist die erste Reaktionskraft F1 eine Reaktionskraft F bei einem ersten Umlaufszustand der Kette C, z.B. beim Starten des Motors, wenn der hydraulische Druck der Hochdruckölkammer 131 gering ist, oder beim normalen Antrieb nach dem Motorstart. Der Zustand, bei dem der hydraulische Druck gering ist, wie oben beschrieben, ist ein Zustand, in dem es in der Hochdruckölkammer 131 aufgrund des Eindringens von Luft in die Hochdruckölkammer 131, beispielsweise beim Stoppen des Motors, währenddessen kein Öl unter Druck von außen der Hochdruckölkammer 131 zugeführt wird, keinen ausreichenden hydraulischen Druck gibt, um die Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120 zu beschränken. Das heißt, es liegt ein Zustand vor, in dem der hydraulische Druck der Hochdruckölkammer 131 nicht ausreicht, um der ersten Reaktionskraft F1 entgegenzuwirken.
• Wenn die erste Reaktionskraft F1, welche versucht den Plungerkolben 120 einzufahren, in der Kette C beim Motorstart und während des normalen Betriebs nach dem Motorstart erzeugt wird (siehe 1) erzeugt wird, wirkt die vorspannende Kraft Fs über die resultierende Kraft der vorspannenden Kraft Fs und die Reibungskraft, die größer als die erste Kraftkomponente f1 ist, auf das Sperrelement 150. Es gelangen die Sperrzähne 151 in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122, begrenzen die Bewegung des Plungerkolbens 120 und blockieren eine Einfahrbewegung nach dem spielbedingten Einfahren des Plungerkolbens 120.
• Ferner ist, wenn die Reaktionskraft F eine zweite Reaktionskraft ist, wie in 5 dargestellt, die vorspannende Kraft Fs derart eingestellt, dass sie kleiner als eine zweite Kraftkomponente f2 in Außereingriffsrichtung der zweiten Reaktionskraft F2 ist, die auf das Sperrelement 150 über die Zwischenschaltung der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 wirkt. Hierbei ist die zweite Reaktionskraft F2 eine Reaktionskraft F unter zweiten Ketten-Umlaufbedingungen in einem Zustand mit zu großer Kettenspannung, bei der die Kette C eine zu große Spannung erzeugt, wenn der Plungerkolben 120 übermäßig ausfährt, d.h. ein übermäßig vorstehender Zustand auftritt, wenn die Kette C sich aufgrund von Veränderungen der Spannung der Kette C aufgrund von thermischer Dehnung des Motorkörpers oder der Kette C aufgrund von Temperaturänderungen des Motors verlängert. Daher ist die erste Reaktionskraft F1 eine Reaktionskraft, wenn die Kette C eine Spannung erzeugt, die kleiner als die zu großer Spannung ist, und die zweite Reaktionskraft F2 ist eine Reaktionskraft, die größer als die erste Reaktionskraft F1 ist.
• Daher wird, wenn die zweite Reaktionskraft F2, welche versucht den Plungerkolben 120 einzufahren, durch die Kette C erzeugt wird, wenn die Kettenspannung nach dem Motorstart zu groß wird, die zweite Kraftkomponente f2 größer als die resultierende Kraft der vorspannenden Kraft Fs und der Reibungskraft. Wie in 6 dargestellt, welches eine schematische Darstellung eines Eingriffszustands der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 ist, wenn der Plungerkolben 20 einfährt, gleitet dann, wenn die Spannung der Kette C zu groß ist, das Sperrelement 150 in Außereingriffsrichtung, und die Sperrzähne 151 gleiten über die Zahnstangenzähne 122 und gelangen letztendlich außer Eingriff mit denselben. So fährt der Plungerkolben 120 um einen oder mehrere Zähne der Zahnstangenzähne 122 ein, bis die Reaktionskraft F wieder den Betrag der ersten Reaktionskraft F1 erreicht und die erste Kraftkomponente f1 auf das Sperrelement 150 wirkt, wie in 7 dargestellt.
• Somit beschränkt der Spanner 100 mit Sperrelement nicht die Bewegung des Plungerkolbens 120 in Einfahrrichtung und ermöglicht die Einfahrverschiebung des Plungerkolbens 12' selbst nach dem Einfahren desselben, welches durch das Spiel verursacht wird, wenn die Spannung der Kette C zu groß ist.
• Daher kann die vorspannende Kraft der Plungerkolbenfeder 130 eine vorspannende Kraft sein, die den Plungerkolben 120 ausfährt, selbst wenn sie größer als die vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 ist. Es ist dann möglich, das Timing des Außereingriffgelangens, das durch die zu große Kettenspannung der Kette nach dem Motorstart bewirkt wird, mittels Einstellens der vorspannenden Kraft Fs innerhalb des oben beschriebenen Bereichs einzustellen.
• Im Folgenden werden die erste und die zweite Kraftkomponente f1 und f2 näher erläutert. Bei dem Spanner 100 mit Sperrelement, sind die Zahnstangenzähne 122 zurückspringend-vorspringend durch Stoppflächen 122a, welche Zahnflächen sind, die in der Ausfahrrichtung in die Außereingriffsrichtung der Gleitrichtung des Sperrelements 150 geneigt sind, und Gleitflächen 122b gebildet, welche Zahnflächen sind, die in Richtung der Einfahrrichtung in der Außereingriffsrichtung der Gleitrichtung des Sperrelements 150 geneigt sind, wie in 3 bis 5 dargestellt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Stoppfläche 122a durch eine Ebene gebildet, und die Gleitfläche 122b ist durch eine gekrümmte Fläche 180 gebildet.
• Ferner sind die Sperrzähne 151 zurückspringend-vorspringend durch Stoppgegenflächen 151a, welche Zahnflächen sind, die in der Ausfahrrichtung in der Außereingriffsrichtung der Gleitrichtung des Sperrelements 150 geneigt sind, und durch Gleitgegenflächen 151b gebildet, welche Zahnflächen sind, die in der Einfahrrichtung in der Außereingriffsrichtung der Gleitrichtung des Sperrelements 150 geneigt sind.
• Ein Neigungswinkel θ der Stoppfläche 122a, die in Richtung der Ausfahrrichtung in Gleitrichtung geneigt ist (siehe 2, 4 und 5), ist kleiner als ein Neigungswinkel α der Gleitfläche 122b festgelegt, die in Richtung der Einfahrrichtung in Gleitrichtung geneigt ist (siehe 2 und 3). Beispielsweise beträgt der Neigungswinkel θ 30° oder weniger, und der Neigungswinkel αbeträgt weniger als 90°.
• Es sei angemerkt, dass gemäß der Beschreibung und den Patentansprüchen bei der vorliegenden Erfindung die Neigungswinkel θ und αWinkel zwischen Tangenten an den entsprechenden Schnittlinien zwischen einer Referenzebene, welches eine Ebene parallel zur Aus-/Einfahrrichtung und Gleitrichtung ist (im Folgenden wird hierauf als „Referenzebene“ Bezug genommen), und der Stoppfläche 122a bzw. der Gleitfläche 122b sind. Es sei ferner angemerkt, dass die Schnittlinie als eine gekrümmte Linie 190 in 8 beispielhaft gezeigt ist.
• Der Neigungswinkel θ wird experimentell und durch Simulationen bestimmt, so dass er das Außereingriffgelangen der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 und das Einfahren des Plungerkolbens 120 blockiert, wenn die erste Reaktionskraft F1 auf den Plungerkolben 120 wirkt, und dass er das Außereingriffgelangen der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 und das Einfahren des Plungerkolbens 120 ermöglicht, wenn die zweite Reaktionskraft F2 auf den Plungerkolben 120 wirkt.
• Da die Stoppfläche 122a den Neigungswinkel αhat, erhöht sich ein Bereich, in dem die Stoppfläche 122a in Aus-/Einfahrrichtung ausgebildet ist, verglichen mit einem Zahnstangenzahn, der eine Stoppfläche ohne Neigungswinkel θ hat.
• Der Neigungswinkel αwird ebenfalls experimentell und durch Simulationen bestimmt, so dass er das Außereingriffgelangen der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 und das Ausfahren des Plungerkolbens 120 ermöglicht, wenn die ausfahrende Kraft Fa (siehe 3) auf den Plungerkolben 120 wirkt.
• Wenn der Plungerkolben 120 ausfährt, um der Kette C während des Betriebs des Motors eine Spannung aufzuerlegen, wie in 3 dargestellt, stellt sich ein Verhältnis der Größen der Kraftkomponente fa in Gleitrichtung, erzeugt durch die ausfahrende Kraft Fa, die auf den Plungerkolben 120 wirkt, und der vorspannenden Kraft Fs auf das Sperrelement 150 wie folgt ein: $$\begin{array}{l}\text{fa}=\text{Fa}\times \text{cos}\mathrm{\alpha }\times \text{sin}\mathrm{\alpha }\hfill \\ \text{fa}>\text{Fs}\hfill \end{array}$$

  
• Wenn die Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120 beim Motorstart blockiert wird, wie beispielsweise in 4 dargestellt, stellt sich ein Verhältnis der Größen der ersten Kraftkomponente f1 in Gleitrichtung, die durch die erste Reaktionskraft F1, welche von der Kette C beim Motorstart auf den Plungerkolben 120 wirkt, und der vorspannenden Kraft Fs des Sperrelements 150 wie folgt ein: $$\begin{array}{l}\text{f1}=\text{F1}\times \text{cos}\mathrm{\theta }\times \text{sin}\mathrm{\theta }\hfill \\ \text{f1}<\text{Fs}\hfill \end{array}$$

  
• Wenn der Plungerkolben 120 aufgrund einer Temperaturänderung des Motors übermäßig ausfährt, wie in 5 dargestellt, erzeugt die Kette C eine zu große Spannung und das Einfahren des Plungerkolbens 120 wird ermöglicht, wobei sich ein Verhältnis der Größen der zweiten Kraftkomponente f2, die durch die zweite Reaktionskraft F2, welche von der Kette C auf den Plungerkolben 120 wirkt, und der vorspannenden Kraft Fs des Sperrelements 150 wie folgt einstellt: $$\begin{array}{l}\text{f2}=\text{F2}\times \text{cos}\mathrm{\theta }\times \text{sin}\mathrm{\theta }\hfill \\ \text{f2}>\text{Fs}\hfill \end{array}$$

  
• Wenn die zweite Reaktionskraft F2, welche den Plungerkolben 120 einfährt, durch die Kette C erzeugt wird, wenn die Kettenspannung zu groß ist, wirkt diese zweite Reaktionskraft F2 über die Stoppflächen 122a als zweite Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung auf die Stoppgegenflächen 151a, um die Sperrzähne 151 außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 zu bringen. Dann, wie in den 6 und 7 dargestellt, bewegen sich die Zahnstangenzähne 122 gleitend entlang der Gleitgegenflächen 151b über die Stoppgegenflächen 151a und fahren um einen oder mehrere Zähne ein.
• Im Folgenden wird der Spanner 100 mit Sperrelement näher unter Schwerpunkt des Sperrmechanismus R, insbesondere unter Bezugnahme auf die 2 und 8, welches eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 2 ist, beschrieben. Es sei angemerkt, dass das Sperrelement 150 in 8 nicht schraffiert dargestellt ist.
• Beim Sperrmechanismus R mit dem Spiel, dessen Maximum betragsmäßig einer Teilung P der Zahnstangenzähne 122 (vgl. 3) entspricht, ist die Gleitfläche 122b der Zahnstangenzähne 122 eine Gleitkontaktfläche, welche die Sperrzähne 151 kontaktieren, wenn das Sperrelement 150 sich in Eingriffsrichtung bewegt und die Sperrzähne 151 in die Zahnstangenzähne 122 eingreifen.
• Jede der Gleitflächen 122b hat einen Eingriffsstartbereich 123, von dem aus der Sperrzahn 151 beginnt, in den Zahnstangenzahn 122 einzugreifen und einen Eingriffsendbereich 124, an dem der Eintritt des Sperrzahnes 151 endet. Der Eingriffsstartbereich 123 ist ein Bereich, in dem der Sperrzahn 151 beginnt, in den Zahnstangenzahn 122 einzugreifen, d.h. ein Bereich, in dem der Sperrzahn 151 beginnt, sich entlang der Gleitfläche 122b in Eingriffsrichtung zu bewegen. Ferner ist jeder Eingriffsendbereich 124 ein Bereich, in dem der Sperrzahn 151 aufhört, sich entlang der Gleitfläche 122b des Zahnstangenzahnes 122 zu bewegen, d.h. das Sperrelement 150 sich in seiner am weitesten vorstehenden Stellung in Eingriffsrichtung (Stellung, wie in 2, 4 und 5 dargestellt) befindet, einem Bereich, in dem die Sperrzähne 151 aufhören, sich in Eingriffsrichtung entlang der Gleitflächen 122b zu bewegen, und es ist ein Bereich, der am weitesten vom Eingriffsstartbereich 123 in Gleitrichtung entfernt ist.
• Die Gleitfläche 122b besteht aus einer vorspringend gekrümmten Fläche 180, die sich in Ausfahrrichtung und Außereingriffsrichtung zwischen dem Eingriffsstartbereich 123 und dem Eingriffsendbereich 124 wölbt.
• Eine Schnittlinie der Gleitfläche 122b mit der Referenzebene ist eine vorspringend gekrümmte Linie 190, die sich in Ausfahrrichtung und Außereingriffsrichtung zwischen dem Eingriffsstartbereich 123 und dem Eingriffsendbereich 124 wölbt.
• Es sei angemerkt, dass die „gekrümmte Fläche“ eine Ebene mit einschließt und daher die gekrümmte Linie, welche die zuvor beschriebene Schnittlinie betrifft, im Sinne der Erfindung auch eine gerade Linie umfasst.
• Die Gleitfläche 122b, d.h. die gekrümmte Fläche 180, kann in einen eingriffsstartseitigen Bereich E1 und einen eingriffsendseitigen Bereich E2 durch einen Mittelbereich 125 unterteilt werden, wobei der Mittelbereich 125 eine Grenze bildet, welche einen Abstand vom Eingriffsstartbereich 123 bis zum Eingriffsendbereich 124 entlang der Gleitfläche 122b (oder entlang der gekrümmten Linie 190) auf einer frei wählbaren Referenzebene zweiteilt.
• Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Gleitfläche 122b durch eine erste gekrümmte Fläche 181 (dargestellt als erste gekrümmte Linie 191, vorliegend ein Kreisbogen, in 8), die sich vom eingriffsstartseitigen Bereich E1 zu einem Teil des eingriffsendseitigen Bereichs E2 erstreckt, wobei sie sich über einen Mittelbereich 125 hinaus erstreckt, und eine zweite Fläche 182 (dargestellt als zweite Linie 192 in 8) gebildet, die sich kontinuierlich von der ersten gekrümmten Fläche 181 aus erstreckt.
• Die zweite Fläche 182 weist eine Ebene 183 (dargestellt als gerade Linie 193 in 8) auf, welche den Eingriffsendbereich 124 umfasst. Folglich ist der Sperrzahn 151 am Eingriffsendbereich 124 in Eingriff mit dem Zahnstangenzahn 122 und kontaktiert die Gleitfläche 122b „von Angesicht zu Angesicht“. Die zweite Linie 192 ist eine vorliegend gerade Linie in einem Grenzbereich 126 zwischen der ersten Fläche 181 und der zweiten Fläche 182, und sie ist eine Tangente der ersten gekrümmten Linie 191. Der Grenzbereich 126 ist im eingriffsendseitigen Bereich E2 angeordnet.
• Mit dieser Ausgestaltung wird es einfacher, da der Bereich, in dem der Neigungswinkel αansteigt, vom Grenzbereich 126 in Richtung des Eingriffsstartbereichs 123 vergrößert werden kann, allmählich die Geschwindigkeit des Sperrelements 150, das sich in Außereingriffsrichtung bewegt, zu verlangsamen, was dazu beiträgt, Verzögerungen bei der Bewegung des Sperrelements aufgrund der Massenträgheit zu verringern.
• Ein Eingangsneigungswinkel a1, der ein Neigungswinkel αam Eingriffsstartbereich 123 ist, ist ein maximaler Neigungswinkel der Neigungswinkel α, und ein Endneigungswinkel α2, der ein Neigungswinkel αam Eingriffsendbereich 124 ist, ist ein minimaler Neigungswinkel der Neigungswinkel α. Somit ist der Eingangsneigungswinkel α1 größer als der Endneigungswinkel α2.
• Der Neigungswinkel αim eingriffsstartseitigen Bereich E1 ist größer als ein vorgegebener Winkel, z.B. 50°, und kleiner als 90°. Der Eingangsneigungswinkel α1 ist größer als 70° und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel größer als 80°. Der Neigungswinkel αim eingriffsendseitigen Bereich E2 ist kleiner als der vorstehend genannte, vorgegebene Winkel.
• Der Endneigungswinkel α2 ist kleiner als ein imaginärer Neigungswinkel β zwischen der Gleitrichtung und einer imaginären geraden Linie 198, welche durch den Eingriffsstartbereich 123 und den Eingriffsendbereich 124 in der Referenzebene geht, und der Eingangsneigungwinkel α1 ist größer als der imaginäre Neigungswinkel β.
• Wie aus 8 offensichtlich, wird ein Abstand zwischen der Stoppfläche 122a und der Gleitfläche 122b in Aus-/Einfahrrichtung entlang des eingriffsstartseitigen Bereichs E1 und des eingriffsendseitigen Bereichs E2, insbesondere im Mittelbereich 125 verringert, indem die Gleitfläche 122b durch die gekrümmte Linie 190 definiert wird, d.h. mittels Ausbildung der Gleitfläche 122b durch die gekrümmte Fläche 180, die sich in Aus-/Einfahrrichtung und Außereingriffsrichtung wölbt, verglichen mit einem Fall, in dem die Gleitfläche 122b durch die imaginäre gerade Linie 198 definiert wird. Folglich wird das Spiel verringert.
• Der Neigungswinkel α steigt kontinuierlich vom Grenzbereich 126 zum Eingriffsstartbereich 123 über den Mittelbereich 125 an, d.h. in Richtung des Eingriffsstartbereichs 123 über den ganzen Bereich des eingriffsstartseitigen Bereichs E1, und erreicht sein Maximum am Eingriffsstartbereich 123.
• Der Anstieg des Neigungswinkels α nimmt innerhalb eines gesamten vorgegebenen Bereichs E3 um so mehr ab, je näher der Eingriffsstartbereich 123 kommt, bis der Eingriffsstartbereich 123 vom Mittelbereich 125 aus erreicht wird. Der gesamte vorgegebene Bereich E3 ist hierbei mehr als die Hälfte des eingriffsstartseitigen Bereichs E1 vom Mittelbereich 125 zum Eingriffsstartbereich 123. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der vorgegebene Bereich E3 der gesamte Bereich des eingangsstartseitigen Bereichs E1.
• Im Folgenden wird der Betrieb der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151, die außer Eingriff gelangen, wenn die Spannung der Kette C zu groß wird, unter Bezugnahme auf die 1 und 5 bis 7 erläutert. Es sei angemerkt, dass 6 und 7 das vordere Ende des Plungerkolben 120 und die Stellung des Sperrelements 150 als Punkt-Punkt-Strich-Linie in dem Zustand zeigen, wenn die Kette C eine zu große Spannung nach dem Motorstart erzeugt.
• Wenn die zweite Reaktionskraft F2, welche den Plungerkolben 120 einfährt, durch die Kette C aufgrund zu großer Kettenspannung nach dem Motorstart erzeugt wird, wirkt diese zweite Reaktionskraft F2 als zweite Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung, wie in 2 dargestellt.
• Wenn die zweite Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung auf das Sperrelement 150 wirkt, startet der Plungerkolben 120 einzufahren, sobald die Stoppflächen 122a sich gleitend über die Stoppgegenflächen 151a bewegen, wie in 6 dargestellt. Während der Plungerkolben 120 einfährt, gleitet das Sperrelement 150 in Außereingriffsrichtung und die Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolben 120 gelangen außer Eingriff mit den Sperrzähnen 151 des Sperrelements 150.
• Nachfolgend, nachdem das Sperrelement 150 sich in Außereingriffsrichtung bewegt und die Zahnstangenzähne 122 außer Eingriff mit den Sperrzähnen 151 sind, beginnt das durch die Sperrelementfeder 160 vorgespannte Sperrelement 150 sich in Eingriffsrichtung zu bewegen, und die Gleitflächen 122b beginnen, sich gleitend über die Gleitgegenfläche 151b zu bewegen.
• Wenn der Plungerkolben 120 weiter einfährt, wobei sich gleitend die Stoppfläche 122a über die Gleitgegenfläche 151b bewegt, liegt die Stoppfläche 122a eines neu nachfolgenden Zahnstangenzahnes 122 an der Stoppgegenfläche 151a an, wie in 7 dargestellt. Wenn die zweite Reaktionskraft F2 noch auf den Plungerkolben 120 wirkt, wird es dem Plungerkolben 120 ermöglicht, weiter auf die gleiche, zuvor beschriebene Weise einzufahren.
• Dadurch, dass der Plungerkolben 120 um einen oder mehrere Zähne der Zahnstangenzähne 122 einfährt, wie vorstehend beschrieben, wird es möglich, den übermäßig vorstehenden Zustand des Plungerkolbens 120 und damit die zu große Kettenspannung in der Kette C, die durch das übermäßige Vorstehen aufgrund von Spannungsänderungen der Kette C und Temperaturänderungen des Motors bewirkt wird, zu beseitigen.
• Im Folgenden werden die Funktion und die Effekte des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Wie zuvor beschrieben, weist der Sperrmechanismus R des Spanners 100 mit Sperrelement 150 besagte Sperrelementaufnahmeöffnung 113 auf, die innerhalb des Gehäuses 110 vorgesehen ist. Das Sperrelement 150 ist verschiebbar in der Sperrelementaufnahmeöffnung 113 aufgenommen und in Gleitrichtung verschiebbar. Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 können in Eingriff mit Zahnstangenzähnen 122 stehen, welche am Plungerkolben 120 ausgebildet sind. Eine Sperrelementfeder 160 ist vorgesehen, welche das Sperrelement 150 in Eingriffsrichtung vorspannt. Die Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 sind mit Stoppflächen 122a, die in die Einfahrrichtung geneigt sind, und Gleitflächen 122b ausgebildet, die in die Einfahrrichtung und in die Außereingriffsrichtung geneigt sind, und die Gleitfläche 122b ist als gekrümmte Fläche 180 ausgebildet, deren Schnittlinie mit der Referenzebene die gekrümmte Linie 190 ist, die sich in Ausfahrrichtung und Außereingriffsrichtung zwischen dem Eingriffsstartbereich 123 und dem Eingriffsendbereich 124 wölbt.
• Da die Gleitfläche 122b des Zahnstangenzahns 122, welche in Kontakt mit dem Sperrzahn 151 steht, wenn sich die Sperrzähne 151 in Eingriffsrichtung bewegen und in die Zahnstangenzähne 122 eindringen, eine gekrümmte Fläche 180 ist, deren Schnittlinie mit der Referenzebene eine vorspringend gekrümmte Linie 190 ist und sich in Ausfahrrichtung und Außereingriffsrichtung von der imaginären geraden Linie 198 aus wölbt, welche den Eingriffsstartbereich 123 und den Eingriffsendbereich 124 der Referenzebene verbindet, wird der Abstand zwischen der Stoppfläche 122a und der Gleitfläche 122b in Aus-/Einfahrrichtung verringert, und die Bewegung des Plungerkolbens 120 in Aus-/Einfahrrichtung, die durch das Spiel verursacht wird, wird verringert.
• Im Ergebnis wird es möglich, das Spiel, ohne die Teilung P der Zahnstangenzähne 122 übermäßig zu verringern, und die Klappergeräusche des Sperrmechanismus R, die durch das Spiel verursacht werden, zu verringern. Darüber hinaus wird es auch möglich, schlagende Geräusche zu verringern, da ein Schlagen der Kette C unterdrückt wird.
• Da es nicht erforderlich ist, die Teilung P übermäßig zu verringern, um das Spiel zu verringern, wird es möglich, eine zu große Reibung zu verhindern, die ansonsten bei sehr kleiner Teilung P zwischen den Zahnstangenzähnen 122 und den Sperrzähnen 151 bei der Bewegung des Plungerkolbens in Aus-/Einfahrrichtung auftritt.
• Im Ergebnis wird es möglich, da ein verlässliches, reibungsloses Ausfahren des Plungerkolbens 120 sichergestellt wird, das Ausfahren des Plungerkolbens 120 zu beschleunigen, und das Folgen des Plungerkolbens 120 in Ausfahrrichtung zu verbessern, wenn die Kette C schwingt. Darüber hinaus wird es möglich, da es möglich wird, eine Erhöhung der Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen 122 und den Sperrzähnen 151 zu verhindern, die Haltbarkeit des Sperrmechanismus R und des Spanners 100 zu verbessern.
• Der Neigungswinkel α der Gleitfläche 122b steigt vom Eingriffsendbereich 124 in Richtung des Eingriffsstartbereichs 123. Durch diese Ausgestaltung, dass der Neigungswinkel α auf der Seite nahe dem Eingriffsendbereich 124 klein wird, wird es möglich, das Spiel zu verringern und Geräusche zu verringern, die durch das Spiel erzeugt werden, wobei gleichzeitig die erforderliche Teilung P der Zahnstangenzähne 122 sichergestellt werden kann.
• Da der Neigungswinkel α der Gleitfläche 122b auf der Seite näher dem Eingriffsstartbereich 123 größer wird, wird es möglich, einen Anstieg der Zahnhöhe H der Zahnstangenzähne 122 zu unterdrücken, verglichen in einem Fall, in dem die Gleitfläche 122b eine Ebene ist, die mit dem Neigungswinkel α nahe dem Eingriffsendbereich 124 geneigt ist, wenn die Teilungen P der Zahnstangenzähne 122 in beiden Fällen gleich sind. Im Ergebnis wird es möglich, ein stabiles Verhalten des Plungerkolbens 120 mittels Unterdrückens eines Anstiegs des maximalen Bewegungsbereichs des Sperrelements 150 in Gleitrichtung, die durch die Zahnstangenzähne 122 verursacht wird, sicherzustellen, wobei gleichzeitig die erforderliche Teilung P der Zahnstangenzähne 122 sichergestellt wird.
• Da es möglich ist, den Anstieg der Zahnhöhe H der Zahnstangenzähne 122 mittels Erhöhung des Neigungswinkels α auf der Seite, die näher dem Eingriffsstartbereich 123 liegt, zu unterdrücken, ist es möglich, einen Anstieg der Schwankungsbreite der vorspannenden Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 zu verhindern, welche anderenfalls durch den Anstieg des maximalen Bewegungsbereichs des Sperrelements 150 verursacht würde. Im Ergebnis wird es möglich, die Stabilität des Betriebsverhaltens des gleitenden Plungerkolbens 120 sicherzustellen. Ferner ist es möglich, da der Anstieg der vorspannenden Kraft Fs unterdrückt wird, die Belastung der Sperrzähne 151 beim Gleiten über die Zahnstangenzähne 122 zu verringern, verglichen mit einem Fall, in dem der Neigungswinkel α der Gleitfläche 122b konstant ist. Es wird auch möglich, ein Abfallen der Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens 120 zu unterdrücken, welches ansonsten verursacht würde, wenn die vorspannende Kraft Fs ansteigt, und so die Reaktionsfähigkeit des Plungerkolbens 120 in Bezug auf Schwingungen der Kette C zu verbessern. Es wird auch möglich, den Anstieg der Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen 122 und den Sperrzähnen 151 zu verhindern, und die Haltbarkeit des Sperrmechanismus R zu verbessern.
• Ferner ist der Anstieg des Neigungswinkels α in Richtung des Eingriffsstartbereichs 123 im gesamten Bereich des eingriffsstartseitigen Bereichs E1 verringert. Durch diese Ausgestaltung wird, da der Anstieg des Neigungswinkels α in Richtung des Eingriffsstartbereichs 123 bis zum Eingriffsstartbereich 123 verringert ist, die Bewegungsgeschwindigkeit des Sperrelements 150, das sich in Außereingriffsrichtung aufgrund des ausfahrenden Plungerkolbens 120 bewegt, klein. Daher wird der Einfluss der Massenträgheit des Sperrelements 150 nach dem Start der Bewegung in Eingriffsrichtung, nachdem die Sperrzähne 151 außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 gelangt sind, klein. So wird es möglich zu verhindern, dass die Sperrzähne 151 bei einer Verzögerung des Bewegungsbeginns des Sperrelements 150 in Eingriffsrichtung über die Zahnstangenzähne 122 springen, selbst wenn eine Massenträgheit bei großer Ausfahrgeschwindigkeit des Plungerkolbens 120 auftritt. Daher ist ein zahnweises Ausfahren der Zahnstangenzähne 122 sichergestellt, und es wird möglich zu verhindern, dass der Plungerkolben 120 übermäßig ausfährt.
• Da der Sperrzahn 151 im Eingriffsendbereich 124 in Flächenkontakt mit der Gleitfläche 122b ist, wird es möglich, den Effekt der Unterdrückung einer Bewegung des Plungerkolbens 120 in Aus-/Einfahrrichtung im Eingriffszustand zu unterdrücken, in dem der Sperrzahn 151 in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 im Eingriffsendbereich 124 ist. Hieraus resultierend ist es möglich, die Geräusche, die durch das Spiel verursacht werden, zu verringern. Darüber hinaus wird es möglich, da ein Kontaktflächendruck zwischen den Zahnstangenzähnen 122 und den Sperrzähnen 151 verringert wird, die Reibung zwischen den Zahnstangenzähnen 122 und den Sperrzähnen 151 zu verringern, welche einander kontaktieren.
• Da die Stoppfläche 122a in Ausfahrrichtung geneigt ist und der Außereingriffsrichtung gegenüberliegt, erhöht sich der Bereich, in welchem die Stoppfläche 122a in Aus-/Einfahrrichtung ausgebildet ist, verglichen mit einem Zahnstangenzahn, der keinen Neigungswinkel θ hat, d.h. einem Zahnstangenzahn, der nicht in Richtung der Ausfahrrichtung geneigt ist und der Außereingriffsrichtung gegenüberliegt. So wird es möglich, ein Springen des Zahnstangenzahnes zu verhindern, welches bei Sperrmechanismen gemäß dem Stand der Technik bei Stoppflächen ohne einen Neigungswinkel θ auftritt, selbst wenn eine Bewegungsverzögerung des Sperrelements aufgrund seiner Massenträgheit auftritt.
• Darüber hinaus fährt der Plungerkolben 120 in Aus-/Einfahrrichtung aus/ein, wobei er durch die Plungerkolbenfeder 130 und den hydraulischen Druck innerhalb der Hochdruckölkammer vorgespannt ist. Der Hochdruckölkammer wird hierbei von außen Öl unter Druck zugeführt, wenn der Motor läuft. Die vorspannende Kraft Fs der Sperrelementfeder 160 ist derart festgelegt, dass sie größer als die erste Kraftkomponente f1 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 ist, die beim Starten des Motors wirkt, und dass sie kleiner als die zweite Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 ist, die erzeugt wird, wenn die Spannung der Kette C nach einem Motorstart zu groß wird. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird es möglich, Klappergeräusche der Zahnstangenzähne 122 und der Sperrzähne 151 sowie schlagende Geräusche der Kette C mittels Unterdrückens der Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120 beim Motorstart in einem Zustand mit zu geringem Öldruck in der Hochdruckölkammer 131, um der ersten Reaktionskraft F1 entgegenzuhalten, zu verringern. Es ist auch möglich die Belastung des Plungerkolbens 120 und der Kette C zu verringern und ein Quetschen des Plungerkolbens 120 zu verhindern, welches ansonsten durch die zu große Spannung verursacht würde, indem die Einfahrverschiebung des Plungerkolbens 120 bei einer zu großen Kettenspannung der Kette C nach dem Motorstart ermöglicht wird. Da es möglich wird, das Timing des Außereingriffgelangens zu steuern, welches durch die zu große Kettenspannung verursacht wird, indem die Vorspannkraft Fs entsprechend festgelegt wird, wird es auch möglich, ein Quetschen des Plungerkolbens 120 sicher zu verhindern. Es ist auch möglich, das Quetschen des Plungerkolbens 120 dadurch zu verhindern, dass die zu große Spannung schnell verringert wird. Da diese Anordnung das Einfahren des Plungerkolbens 120 bei zu großer Spannung ermöglicht, sind keine spezielle, hochbelastbare Plungerkolbenfeder, kein Öffnungsmechanismus oder Ölreservemechanismus vorzusehen, so dass der Spanner mit Sperrelement durch verringerte Teilezahl verkleinert und seine Herstellungskosten gesenkt werden können.
• Ferner sind die Zahnstangenzähne 122 des Plungerkolbens 120 zurückspringend-vorspringend durch in Ausfahrrichtung geneigte, der Außereingriffsrichtung gegenüberliegende Stoppflächen 122a und durch in Einfahrrichtung geneigte, der Außereingriffsrichtung gegenüberliegende Gleitflächen 122b gebildet sind, und die Sperrzähne 151 des Sperrelements 150 zurückspringend-vorspringend durch in Ausfahrrichtung geneigte, der Außereingriffsrichtung gegenüberliegende Stoppgegenflächen 151a und durch in Einfahrrichtung geneigte, der Außereingriffsrichtung gegenüberliegende Gleitgegenflächen 151b gebildet. Hierbei ist der Neigungswinkel θ der Stoppfläche 122a derart gewählt, dass er kleiner als der Neigungswinkel α der Gleitfläche 122b ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, die Zahnstangenzähne 122 am Außereingriffgelangen mit den Sperrzähnen 151 zu hindern, selbst wenn die erste Reaktionskraft F1, welche den Plungerkolben 120 einfährt, erzeugt wird, so dass es möglich wird, die Einfahrbewegung des Plungerkolbens 120 zu blockieren. Dagegen ist es möglich, wenn die zweite Reaktionskraft F2, welche den Plungerkolben 120 bei zu großer Spannung einfährt, erzeugt wird, und diese zweite Reaktionskraft F2 über die Stoppfläche 122a der Zahnstangenzähne 122 als Kraftkomponente f2 in Gleitrichtung des Sperrelements 150 auf die Stoppgegenfläche 151a der Sperrzähne 151 wirkt, dass die Sperrzähne 151 außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen 122 gelangen. So fährt der Plungerkolben 120 um einen Zahn ein, wenn der Zahnstangenzahn 122 über die Stoppgegenfläche 151a über die Gleitgegenfläche 151b gleitet. Somit wird es möglich, verlässlich die Einfahrverschiebung ohne Begrenzung der Bewegung des Plungerkolbens 120 in Einfahrrichtung zuzulassen, wodurch Verschleiß und Beschädigungen, wie beispielsweise ein Abplatzen der Zähne, welches bein den Sperrzähnen 151 und den Zahnstangenzähnen 122 auftreten kann, wenn die Kettenspannung der Kette nach dem Motorstart zu groß wird, verhindert werden können. Ferner kann die Haltbarkeit verbessert werden, indem zu starke Stöße der Sperrelementfeder 160 vermieden werden.
• Wenngleich der Neigungswinkel θ aus dem Gesichtspunkt der Ermöglichung des Einfahrens des Plungerkolbens 120, wenn die Spannung der Kette C zu groß ist, und des Verhinderns eines Springens der Zahnstangenzähne beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel festgelegt wurde, kann er auch nur aus dem Gesichtspunkt des Überspringens der Zahnstangenzähne festgelegt werden.
• Die Stoppfläche 122a der Zahnstangenzähne 122 kann auch durch eine Ebene gebildet sein, die nicht in Richtung der Ausfahrrichtung geneigt ist, d.h. die Stoppfläche 122a, deren Schnittlinie mit der Referenzebene eine Parallele zur Gleitrichtung ist, kann auch aus dem Gesichtspunkt der Geräuschreduzierung ausschließlich aufgrund des Spiels festgelegt sein.
• Ferner kann der Aufnahmeraum, in dem das Sperrelement 150 verschiebbar aufgenommen ist, ein anderer Raum als die o.g. Öffnung sein.
• Der erfindungsgemäße Spanner mit Spannelement kann auf beliebige Weise ausgebildet sein, so lange er die in Anspruch 1 beanspruchten Merkmale aufweist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist der Spanner mit Sperrelement dazu in der Lage, das Ausfahren des Plungerkolbens zu beschleunigen, das Betriebsverhalten des Plungerkolbens zu stabilisieren und die Haltbarkeit des Sperrmechanismus zu erhöhen, wobei gleichzeitig die Geräusche verringert werden, welche durch das Spiel verursacht werden.
• Der Schnittwinkel zwischen Aus-/Einfahrrichtung und Gleitrichtung kann auch nicht rechtwinklig sein.
• Anstelle des vorstehend beschriebenen Getriebes mit einer Kette C als Zugmittel kann beispielsweise auch ein Riemengetriebe mit einem Riemen als Zugmittel verwendet werden. Ferner muss es sich beim Getriebe nicht notwendigerweise um ein Taktsteuergetriebe eines Motors handeln, sondern der erfindungsgemäße Spanner kann auch für ein beliebiges anderes Getriebe verwendet werden.
• Bezugszeichenliste

100

Spanner mit Sperrelement

110

Gehäuse

113

Sperrelementaufnahmeöffnung

115

Innenumfangsfläche (Gleitfläche)

120

Plungerkolben

121

hohler Bereich

122

Zahnstangenzahn

122a

Stoppfläche

122b

Gleitfläche

123

Eingriffsstartbereich

124

Eingriffsendbereich

125

Mittelbereich

130

Plungerkolbenfeder

131

Hochdruckölkammer

140

Rückschlagventileinheit

150

Sperrelement

151

Sperrzahn

151a

Stoppgegenfläche

151b

Gleitgegenfläche

152

Sperrelementkörper

152a

Federaufnahmeöffnung

153

Außenumfangsfläche (Gleitkontaktfläche)

160

Sperrelementfeder, Sperrelementvorspannmittel

170

Federverankerungsverschluss

171

Zunge

180

gekrümmte Fläche

181

erste gekrümmte Fläche

182

zweite Fläche

183

Ebene

190

gekrümmte Linie

191

erste gekrümmte Linie

192

zweite Linie

193

Linie

198

imaginäre gerade Linie

A

Hebel

C

Kette

E1

eingriffsstartseitiger Bereich

E2

eingriffsendseitiger Bereich

E3

vorgegebener Bereich

F

Reaktionskraft

Fa

ausfahrende Kraft

fa

Kraftkomponente

Fs

vorspannende Kraft

F1

erste Reaktionskraft

f1

erste Kraftkomponente

F2

zweite Reaktionskraft

f2

zweite Kraftkomponente

H

Zahnhöhe

Lh

Mittelachse (Sperrelementaufnahmeöffnung)

Lr

Mittelachse (Sperrelement)

R

Sperrmechanismus

S1,

S2 Kettenrad

α

Neigungswinkel (Gleitfläche 122b)

α1

Eingangsneigungswinkel

α2

Endneigungswinkel

β

imaginärer Neigungswinkel

θ

Neigungswinkel (Stoppfläche 122a)

Claims (8)

1. Spanner (100) mit Sperrelement (150), aufweisend: ein Gehäuse (110), einen Plungerkolben (120), der - aufgenommen in einer Aufnahmeöffnung im Gehäuse (110) - in Aus-/Einfahrrichtung beweglich ist, und der über das Gehäuse (110) in Ausfahrrichtung übersteht, um einem Getriebeelement (C), das um sich drehende Elemente (S1 und S2) umläuft, eine Spannung aufzuerlegen, eine Plungerkolbenfeder (130) zum Vorspannen des Plungerkolbens (120) in Ausfahrrichtung, und einem Sperrmechanismus (R), der aufweist: ein Sperrelement (150), das verschiebbar in Eingriffs-/Außereingriffsrichtung in einem Aufnahmeraum, der im Gehäuse (110) vorgesehen ist, aufgenommen ist, wobei sich Eingriffs-/Außereingriffsrichtung und Aus-/Einfahrrichtung schneiden, Zahnstangenzähne (122), die am Plungerkolben (120) vorgesehen sind, Sperrzähne (151), die am Sperrelement (150) vorgesehen sind und in der Lage sind, in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen (122) zu stehen, und ein Sperrelementvorspannmittel (160), um eine Kraft zum Vorspannen des Sperrelements (150) in Eingriffsrichtung zu erzeugen, wobei besagter Sperrmechanismus (R) dazu in der Lage ist, den Plungerkolben (120) beim Einfahren aufgrund einer Reaktionskraft (F), die in Einfahrrichtung vom umlaufenden Getriebeelement (C) wirkt, zu begrenzen, wobei die Zahnstangenzähne (122) durch Stoppflächen (122a) und Gleitflächen (122b) gebildet sind, jede der Gleitflächen (122b) einen Eingriffsstartbereich (123), an dem die Sperrzähne (151) beginnen einzugreifen, wenn sich das Sperrelement (150) in Eingriffsrichtung bewegt und die Sperrzähne (151) in die Zahnstangenzähne (122) eingreifen, und einen Eingriffsendbereich (124) hat, bei dem der Eingriff endet, und die Gleitfläche (122b) einen eingriffsstartseitigen Bereich (E1) und einen eingriffsendseitigen Bereich (E2) aufweist, die von einem Mittelbereich (125) unterteilt sind, wobei ein Neigungswinkel (α) der Gleitfläche (122b) zur Außereingriffsrichtung vom Eingriffsendbereich (124) in Richtung Eingriffsstartbereich (123) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (122b) durch eine erste gekrümmte Fläche (181) und eine zweite Fläche (182), die sich kontinuierlich von der ersten gekrümmten Fläche (181) aus erstreckt, gebildet ist, wobei die Schnittlinie der Gleitfläche (122b) mit einer Ebene, die parallel zur Aus-/Einfahrrichtung und parallel zur Eingriffs-/Außereingriffsrichtung ist, durch einen Kreisbogen und eine tangential anschließende gerade Linie gebildet ist, und sich der Kreisbogen über den Mittelbereich (125) hinaus erstreckt.
2. Spanner mit Sperrelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Sperrzähne (151) in einem Flächenkontakt entlang der Gleitfläche (122b) am Eingriffsendbereich (124) ist.
3. Spanner mit Sperrelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Gleitfläche (122b) am Eingriffsstartbereich (123) (Eingangsneigungswinkel (α1)) größer als 70° ist.
4. Spanner mit Sperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppflächen (122a) bezogen auf die Eingriffs-/Außereingriffsrichtung in Richtung der Ausfahrrichtung geneigt sind.
5. Spanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrzähne (151) des Sperrelements (150) zurückspringend-vorspringend ausgebildet sind, jeweils durch Stoppgegenflächen (151a), die in Ausfahrrichtung geneigt sind, wobei sie der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen, und Gleitgegenflächen (151b), die in Einfahrrichtung geneigt sind, wobei sie der Außereingriffsrichtung gegenüberliegen.
6. Spanner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (θ) der Stoppflächen (122a) zur Außereingriffsrichtung derart festgelegt ist, dass er kleiner als der Neigungswinkel (α) der Gleitflächen (122b) ist.
7. Spanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrmechanismus (R) den Plungerkolben (120) am Einfahren mittels Eingriffs der Sperrzähne (151) in die Zahnstangenzähne (122) hindert, wenn die Reaktionskraft (F) eine erste Reaktionskraft (F1) ist, die erzeugt wird, wenn die Spannung des umlaufenden Getriebeelements (C) kleiner als eine vorgegebene maximale Spannung ist, und es dem Plungerkolben (120) ermöglicht einzufahren, indem das Sperrelement (150) in Außereingriffsrichtung geschoben wird, um die Sperrzähne (151) außer Eingriff mit den Zahnstangenzähnen (122) zu bringen, wenn die Reaktionskraft (F) eine zweite Reaktionskraft (F2) ist, die erzeugt wird, wenn die Spannung des umlaufenden Getriebeelements (C) größer als die vorgegebene maximale Spannung wird, indem die das Sperrelement vorspannende Kraft derart festgelegt ist, dass sie größer als eine erste Kraftkomponente (f1), die durch die erste Reaktionskraft (F1) in Gleitrichtung erzeugt wird, und kleiner als eine zweite Kraftkomponente (f2) ist, die durch die zweite Reaktionskraft (F2) in Gleitrichtung erzeugt wird.
8. Spanner nach einem der Ansprüche vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (110) an einem Motor angebracht ist, welcher Elemente (S1 und S2) dreht, dass das den Plungerkolben (120) vorspannende Mittel auch unter Druck stehendes Öl umfasst, welches während des Motorbetriebs einer im Gehäuse (110) ausgebildeten Hochdruckölkammer (131) zugeführt wird, und die erste Reaktionskraft (F1) der Reaktionskraft (F) entspricht, welche beim Motorstart erzeugt wird, und die zweite Reaktionskraft (F2) der Reaktionskraft (F) entspricht, die nach dem Motorstart erzeugt wird.

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