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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein mechanisches Rastspannsystem zum Anbringen an einem Motorblock und Spannen einer Kette über eine Spannschiene, umfassend ein Gehäuse mit einem teilweise im Gehäuse angeordneten Spannbolzen und ein im Gehäuse angeordnetes Federelement zur Erzeugung einer auf den Spannbolzen axial wirkenden Kraft, um den Spannbolzen gegen die Spannschiene zu drücken, wobei das Federelement über einen mit einer Führungshülse fest verbundenen Stopfen auf den Spannbolzen wirkt, wobei ferner die Führungshülse an einem Abschnitt einer Umfangsfläche eine Profilierung aufweist, die mit einem korrespondierend dazu ausgebildeten, am Gehäuse angeordneten Rastelement zusammenwirkt.
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Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf mechanische Kettenspannsysteme für Motorräder, insbesondere für Motorräder des asiatischen Motorradmassenmarktes. Aufgrund der Marktgegebenheiten weisen die zuvor genannten Motorräder hauptsächlich Motoren mit Hubräumen bis zu 200 ccm und SOHC (single overhead camshaft) Ventiltrieb auf. Eine unzureichenden Ölversorgung und eine für gewöhnlich minderwertigen Ölqualität erlaubt fast ausschließlich die Nutzung von mechanischen Kettenspannsystemen, insbesondere von Rastspannsystem oder Gewindespannsystemen.
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Stand der Technik
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Kettenspannsysteme dienen hauptsächlich dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen, Kettenlängung und Verschleiß. Die Spannwirkung wird in der Regel bei beiden zuvor erwähnten Kettenspannsystemen durch eine mechanische Druck- bzw. Drehfeder realisiert, wobei ein Rückhub beim Rastspannsystem durch eine Rastierung und beim Gewindespannsystem über Selbsthemmung verhindert wird. Durch die Rastierung beziehungsweise Selbsthemmung wird ein Rückhub des Kettenspannsystems verhindert.
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Der Motorblock und der Zylinderkopf von Motorrädern sind in der Regel aus Aluminium gefertigt. Demgegenüber ist die Kette aus Stahl gefertigt. Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Stahl kommt es zu unterschiedlichen Längenausdehnungen der Komponenten.
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Erhöhte Vorspannkräfte, resultierend aus unterschiedlichen Längenausdehnungen der Komponenten aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Komponenten und der Betriebstemperatur des Motors, können aufgrund der Rastierung beziehungsweise Selbsthemmung nicht kompensiert werden, so dass die Vorspannkraft erheblich ansteigt. Dies führt zu höherer Reibung, höherem Kraftstoffverbrauch und somit zu einer höheren CO2-Belastung der Umwelt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2006 026 211 A1 geht ein Spanner zum Spannen einer Kette mit einem blattförmigen Schuh und einer bogenförmig gekrümmten Kettengleitfläche, einem proximalen Ende, das drehbar an einem Arm befestigt ist, und einem distalen Ende mit einem erhabenen Abschnitt und einem vertieften Abschnitt hervor. Ein Rand des erhabenen Abschnittes wird von einem Radiallager zwischen einer inneren Schulter und einer äußeren Schulter gebildet. Ein Sperrrad ist drehbar am vertieften Abschnitt des distalen Endes des blattförmigen Schuhs befestigt und weist eine Vielzahl von Sperrzähnen, eine innere Schulter, eine äußere Schulter und einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser auf. Dieser Abschnitt bildet eine Lagerfläche mit dem Radiallager des erhabenen Abschnittes des distalen Endes. Ferner umfasst der Spanner eine Rampenfläche mit einer Vielzahl von Rampenzähnen zum gleitenden Aufnehmen des Sperrrades des distalen Endes des blattförmigen Schuhs.
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Bei einer Zunahme des Durchhanges der Kette dreht sich das distale Ende des blattförmigen Schuhs von der Kette weg. Das Sperrrad dreht sich bis die äußere Schulter des Sperrrades mit der äußeren Schulter des erhabenen Abschnittes des distalen Endes in Kontakt tritt. Dadurch können die Sperrzähne des Sperrrades in Richtung auf das proximale Ende des blattförmigen Schuhs auf der Vielzahl der Rampenzähne gleiten. Somit wird eine Bewegung des distalen Endes des blattförmigen Schuhs in Richtung auf das proximale Ende des Schuhs ermöglicht und eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung verhindert.
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Die
EP 0 837 264 A2 offenbart, insbesondere in
6, eine Spannvorrichtung mit einer zwischen einem Spannkolben und einem axial beweglichen Kolben in einem Gehäuse angeordneten Spiralfeder. Die Spiralfeder drückt den Spannkolben gegen eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Kette. Ferner weist die Spannvorrichtung eine Sperrvorrichtung auf, die einen Rückhub des axial beweglichen Kolbens im Gehäuse verhindert. Die Sperrvorrichtung weist eine Tellerfeder auf, die den axial beweglichen Kolben, der an einer Außenumfangsfläche Rastzähne aufweist, vorgespannt, und eine Rundscheibe, die den axial beweglichen Kolben und das Gehäuse über die Rastzähne miteinander verbindet. Aufgrund der Rastzähne und einem Kräftegleichgewicht zwischen Kette und Tellerfeder kann die Rundscheibe den axial beweglichen Kolben in einer bestimmten Position halten. Der Spannkolben ist über die Spiralfeder am axial beweglichen Kolben gelagert, so dass geringe Längenschwankungen der Kette, über ein Ein- und Ausfahren des Spannkolbens kompensiert werden können. Bei einer größeren Kettenlängung und einer damit verbundenen Abnahme der Kettenspannung fährt der axial bewegliche Kolben aufgrund der auf ihn einwirkenden Tellerfeder aus dem Gehäuse heraus, um die Kettenspannung wieder zu erhöhen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches Rastspannsystem zu schaffen, welches eine durch eine Betriebstemperatur eines Verbrennungsmotors hervorgerufene Erhöhung des Spannungsgrades einer Kette kompensiert und dadurch den Spannungsgrad der Kette konstant hält.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem mechanischen Rastspannsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor.
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Erfindungsgemäß ist axial zwischen dem Spannbolzen und dem Stopfen ein erster Elastomerring angeordnet, wobei axial zwischen dem Spannbolzen und der Führungshülse ein zweiter Elastomerring angeordnet ist, so dass beide Elastomerringe zusammen ein Temperaturkompensationselement bilden. Zur Realisierung der Temperaturkompensation müssen die beiden Elastomerringe auf die im Betrieb des Verbrennungsmotors erreichbare Temperatur abgestimmt sein, um bei unterschiedlicher Längenausdehnung der Komponenten aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten einer Erhöhung des Spannungsgrades der Kette entgegenzuwirken.
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Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die beiden Elastomerringe aus einem steifen und inkompressiblen Elastomerwerkstoff mit positivem Temperaturausdehnungskoeffizient bestehen. Mit anderen Worten sollten die beiden Elastomerringe eine gewisse Formbeständigkeit aufweisen und die bei einer Temperaturzunahme mit einer elastischen, reversiblen Volumenzunahme reagieren.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die beiden Elastomerringe aus einem Polyester-Urethan-Kautschuk-Werkstoff. Ein derartiger Werkstoff weist elastische Eigenschaften ähnlich wie Naturgummi auf, aber eine gleichzeitig bessere chemische und mechanische Beständigkeit. Dieser Werkstoff ist ferner unter den Handelsnamen Vulkollan und Urepan bekannt.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der erste Elastomerring aufgrund des an seiner Innenumfangsfläche anliegenden Spannbolzens und der an seiner Außenumfangsfläche anliegenden Führungshülse, in beiden radialen Richtungen fest eingespannt ist, um eine Ausdehnung in radialer Richtung zu verhindern. Somit erfolgt bei einer Temperaturerhöhung eine Ausdehnung des ersten Elastomerring in axialer Richtung. Da die Führungshülse am Rastelement eingerastet ist, findet keine Ausdehnung des ersten Elastomerrings axial in Richtung der Führungshülse statt. Somit dehnt sich der erste Elastomerring axial in Richtung des Spannbolzens aus.
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Des Weiteren bevorzugt ist, dass der zweite Elastomerring aufgrund der an seiner Außenumfangsfläche anliegenden Führungshülse nur in einer ersten radialen Richtungen fest eingespannt ist, um eine Ausdehnung in einer zweiten radialen Richtung zuzulassen. Der zweite Elastomerring ist axial zwischen dem Spannbolzen und dem Stopfen angeordnet. Bei einem Rückhub des Spannbolzens aufgrund einer Verschiebung durch die axiale Ausdehnung des ersten Dichtelements, kann das zweite Dichtelement nur radial nach innen eine Ausdehnung erfahren.
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Es wird weiterhin ein Kettenantriebsystem für Motorräder vorgeschlagen, umfassend einen Verbrennungsmotor mit einem Hubraum von bis zu 200 ccm, mit einer zwischen mindestens zwei Kettenrädern sich bewegenden Kette, die eine Kraft von einer Antriebswelle auf eine angetriebene Welle überträgt, und zum Spannen der Kette das mechanische Rastspannsystem aufweist.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen mechanischen Rastspannsystems, welches an einem Motorblock zum Spannen einer Kette angebracht ist, und
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2 eine Detailansicht des in 1 dargestellten mechanischen Rastspannsystems.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein mechanisches Rastspannsystem 1, welches als Steuervorrichtung für eine zwischen zwei Kettenrädern 12a, 12b sich bewegende Kette 3 angeordnet ist. Das mechanische Rastspannsystem 1 ist an einem Motorblock 2 zum Spannen der Kette 3 über eine Spannschiene s angeordnet. Die Kette 3 überträgt eine Kraft von einer Antriebswelle auf eine angetriebene Welle. Es ist maßgeblich der Kette 3 einen Spannungsgrad zu verleihen und diesen Aufrecht zu erhalten, um Geräusche, Verschleiß und ein Rutschen der Kette 3 zu verhindern.
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Jedoch können diverse Faktoren Schwankungen im Spannungsgrad der Kette 3 verursachen. Temperaturschwankungen und unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Komponenten des Verbrennungsmotors bewirken, dass sich der Spannungsgrad der Kette 3 verändert. Mit sinkendem Spannungsgrad der Kette 3 fährt ein Spannbolzen 5 aus dem Gehäuse 4 des mechanischen Rastspannsystems 1 heraus, um den Spannungsgrad der Kette 3 wieder zu erhöhen.
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In 2 ist eine Detailansicht des mechanischen Rastspannsystems 1 gemäß 1 dargestellt. Das mechanische Rastspannsystem 1 umfasst das Gehäuse 4 mit dem teilweise im Gehäuse 4 angeordneten Spannbolzen 5 und ein im Gehäuse 4 angeordnetes Federelement 6. Axial zwischen dem Federelement 6 und dem Spannbolzen 5 ist ein Stopfen 8 mit U-förmiger Querschnittsfläche angeordnet. Eine Führungshülse 7 ist fest mit den Schenkeln des Stopfens 8 verbundenen. Die Führungshülse 7 weist ebenfalls eine U-förmige Querschnittsfläche auf, wobei eine Basis zwischen zwei Schenkel der Führungshülse 7 eine Bohrung aufweist, durch die sich der Spannungsbolzen 5 erstreckt. Ferner weist die Führungshülse 7 an einem Abschnitt einer Umfangsfläche eine Profilierung 9 auf, die mit einem korrespondierend dazu ausgebildeten, am Gehäuse 4 angeordneten Rastelement 10 zusammenwirkt.
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Axial zwischen dem Spannbolzen 5 und dem Stopfen 8 ist ein erster Elastomerring 11a angeordnet. Darüber hinaus ist axial zwischen dem Spannbolzen 5 und der Führungshülse 7 ein zweiter Elastomerring 11b angeordnet. Der erste Elastomerring 11a ist aufgrund des an seiner Innenumfangsfläche anliegenden Spannbolzens 5 und der an seiner Außenumfangsfläche anliegenden Führungshülse 7, in beiden radialen Richtungen fest eingespannt. Dem gegenüber ist der zweite Elastomerring 11b aufgrund der an seiner Außenumfangsfläche anliegenden Führungshülse 7 nur in einer ersten radialen Richtungen fest eingespannt, um eine Ausdehnung in einer zweiten radialen Richtung zuzulassen.
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Bei einer Verringerung des Spannungsgrads der Kette 3, fährt der durch das Federelement 6 gespannte Spannbolzen 5 axial aus dem Gehäuse 4 heraus und drückt die Spannschiene s gegen die Kette 3, bis sich ein Gleichgewicht der auf den Spannbolzen 5 wirkenden Kräfte ergibt. Dadurch wird der Spannungsgrad der Kette 3 auch bei einer Kettenlängung konstant gehalten. Das Rastelement 10 ermöglicht somit ein quasistatisches Nachstellen des Spannungsgrades der Kette 3 zur Kompensierung von Toleranzen, Verschleiß und Kettenlängung. Darüber hinaus verhindert das Rastelement 10 einen Rückhub des Spannbolzens 5. Wenn sich jedoch der Spannungsgrad der Kette 3 aufgrund von thermischen Ausdehnungen der Komponenten des Verbrennungsmotors erhöht, kommen die als Temperaturkompensationselemente dienenden Elastomerringe 11a, 11b zum Einsatz.
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Der erste Elastomerring 11a dehnt sich aufgrund der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors in axialer Richtung aus und schiebt dadurch den Spannbolzen 5 zurück in das Gehäuse 4. Der zweite Elastomerring 11b hat ebenfalls das Bestreben sich aufgrund der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors auszudehnen. Aufgrund seiner Lage zwischen Spannbolzen 5, Führungshülse 7 und Stopfen 8 kann sich der zweite Elastomerring 11b nur radial nach innen Ausdehnen. Da der Stopfen 8 aufgrund der Verbindung mit der Führungshülse 7 keine axiale Verschiebung in Richtung des Federelements 6 erfahren kann und der Spannbolzen 5 aufgrund der Ausdehnung des ersten Elastomerrings 11a zurück in das Gehäuse 4 geschoben wird, verringert sich der axiale Abstand zwischen Spannbolzen 5 und Stopfen 8, wobei der dazwischen angeordnete Elastomerring 11b radial nach innen ausweicht. Somit wirken die beiden Elastomerringe 11a, 11b einer Erhöhung des Spannungsgrades durch thermische Einflüsse entgegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rastspannsystem
- 2
- Motorblock
- 3
- Kette
- 4
- Gehäuse
- 5
- Spannbolzen
- 6
- Federelement
- 7
- Führungshülse
- 8
- Stopfen
- 9
- Profilierung
- 10
- Rastelement
- 11a, 11b
- Elastomerring
- 12a, 12b
- Kettenrad
- s
- Spannschiene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006026211 A1 [0006]
- EP 0837264 A2 [0008]
