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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen mechanischen Spanner für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Grundplatte an der eine Spiralfeder angebracht ist, die zum Kraftaufbringen auf eine Spannschiene vorbereitet ist, um bei Auslenkung der Spannschiene ein Zugmittel, wie ein Endloszugmittel, etwa eine Kette oder einen Riemen, zu spannen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Zugmitteltriebe bekannt, die in Kraftfahrzeugen, wie PKW's, LKW's oder andere Nutzfahrzeuge eingesetzt werden. So offenbart beispielsweise die
DE 10 2010 018 204 A1 einen Zugmitteltrieb mit einer Spiralfeder und einem separaten Dämpfungselement. So wird ein Zugmitteltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Zugmittel beschrieben, mit einer das Zugmittel auslenkenden Spannschiene und mit einem die Auslenkung der Spannschiene erzeugenden Spanner, wobei der Spanner als Spiralfeder ausgebildet ist, wobei ein separates Dämpfungselement zum Dämpfen einer Bewegung der Spannschiene mit der Spiralfeder in Wirkkontakt steht. Die Spannschiene ist relativ zur Verbrennungskraftmaschine schwenkbar angeordnet.
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Um eine Auslenkung der Spannschiene in Richtung eines Pfeiles A, der in der
1, die in
DE 10 2010 018 204 A1 dargestellt ist, zu erreichen, ist der Spanner in Wirkkontakt mit der Spannschiene. Der Spanner selbst ist aber als Spiralfeder ausgebildet.
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Die Spiralfeder weist einen inneren Abschnitt auf, der an einem von einer Grundplatte abstehenden Dorn festgelegt ist. Die Grundplatte selbst ist an der Verbrennungskraftmaschine festgelegt. Die Festlegung des inneren Abschnitts der Spiralfeder an dem Dorn ist mittels eines Formschlusses erbracht. Dabei greift der innere Abschnitt in eine Ausnehmung des Dorns ein. Die Spiralfeder weist eine konvexe Oberfläche und eine konkave Oberfläche auf. Dazwischen ist ein Dämpfungselement eingelegt. Das Dämpfungselement ist dabei komplementär zu der durch die Spiralfeder ausgebildeten Form ausgeformt. Das Dämpfungselement berührt sowohl die konvexe Oberfläche als auch die konkave Oberfläche und erstreckt sich von einem äußeren Abschnitt der Spiralfeder bis in die Nähe des inneren Abschnitts der Spiralfeder. Mechanisch vorgespannte Zugmittelspanner sind universell einsetzbar, im Besonderen aber zur Anwendung in Verbrennungskraftmaschinen konzipiert. Sie dienen in Kombination mit entsprechend ausgeführten Spannschienen dazu, die Synchronisation zwischen einer oder mehreren Nockenwellen und einer Kurbelwelle sicherzustellen, dadurch dass bei der jeweiligen Motordrehzahl immer wenigstens die minimal erforderliche Kettenspannung vorliegt.
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Weiterhin soll der Kettenspanner eventuell entstehende Schwingungen im Zugmitteltrieb/dem Zugmittel dämpfen und muss eine verschleißbedingte Längung der Kette kompensieren.
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Der Vorteil eines mechanischen Spanners liegt grundsätzlich darin, dass der Einbau am Motor vollkommen unabhängig vom Versorgungsälkreislauf erfolgen kann, anders als bei hydraulischen Spannern. Weiterhin entfallen die dort auftretenden hydraulischen Verluste, wodurch die Ölpumpe entlastet wird. Darüber hinaus ist kein drosselndes Rückschlagventil erforderlich. Beim Umstieg von hydraulischen Spannern auf mechanische Spanner kann somit ein bedeutender Kostenanteil eingespart werden.
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Es soll ein kostengünstiger Spanner zur Verfügung gestellt werden, der einfach zu montieren ist und besonders effizient agiert. Insbesondere soll der Spanner eine Steuerkette mittels einer Spannschiene vorspannen und dadurch das Zugmittel unter Spannung halten. Ziel ist es ferner, einen minimalen Phasenversatz zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle bzw. einer Kurbelwelle und mehreren Nockenwellen zu erreichen. Weiterhin soll die Vorspannkraft des Spanners über den Arbeitsbereich möglichst konstant bleiben.
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Sollten bei bestimmten Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine Resonanzstellen entstehen, führt dies gewöhnlich zu einem Aufschwingen der Kette. Die Schwingung des Zugmittels sollen durch die äußeren und inneren Reibkontakte des Spannsystems gedämpft und somit die Funktion des Gesamtsystems sichergestellt werden. Letztlich sollen die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile abgestelt oder zumindest gemindert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Spanner erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einem Ende der Spiralfeder ein Gleitschuh aus (stoß)dämpfendem Material zum in Kontakt gelangen mit der Spannschiene vorhanden ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn der Gleitschuh form- und/oder kraftschlüssig auf dem spannschienenseitigen Ende der Spiralfeder aufgeschoben oder aufgeclipst ist. Das Aufschieben und Aufclipsen kann auch kombiniert werden. Es ist dabei von Vorteil, wenn der Gleitschuh erst aufgeschoben wird und ein Teil der Spiralfeder in eine entsprechende Tasche des Gleitschuhs greift, um nachfolgend über eine Gipsverbindung endgültig positionsbestimmt zu werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn ein Gleitschuh Kunststoff, wie Polyamid, etwa PA 46, PA 66 oder eine Polytetrafluorethylen-Polyamidmischung umfasst oder daraus besteht. Durch diese Materialien kann sowohl das Dämpfungsverhalten verbessert werden als auch gleichzeitig das Verschleißverhalten zwischen den Einzelkomponenten verbessert werden.
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Wenn der Gleitschuh einen vorzugsweise geschlitzten Dorn aufweist, der in ein Loch der Spiralfeder eingepasst ist, vorzugsweise eingepresst ist, so kann der Gleitschuh einfach montiert werden und gleichzeitig dauerhaft dort gehalten werden.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn eine Hinterschnittfläche zum formschlüssigen Hintergreifen des Spiralfedermaterials aufweist. Der Zusammenhalt zwischen der Spiralfeder und dem Dorn kann dadurch verbessert werden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Grundplatte als ein stählernes Tiefziehblech ausgeformt ist und/oder die Spiralfeder aus Federstahl aufgebaut ist. Bei Verwendung des Tiefziehblechs als Grundplatte lassen sich die Kosten reduzieren, wobei sich die Federstahlspiralfeder als ebenfalls besonders kostengünstig aber auch langlebig herausgestellt hat.
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Wenn die Grundplatte einen Dorn aufweist, indem ein spannschienenfernes Ende der Spiralfeder form- und/oder kraftschlüssig festgelegt ist, beispielsweise aufgepresst ist, so wird die Spiralfeder positionsbestimmt, d. h. an der Verbrennungskraftmaschine festgelegt. Das Verhalten der Spannschiene ist dann gut vorhersehbar und bereits bei der Auslegung vorbestimmt.
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Für die Variabilität beim Anbringen ist es von Vorteil, wenn der Dorn als Hohldorn ausgebildet ist und einen Hohlraum definiert, der zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, wie einer Schraube/einer Zentralschraube oder eines Niets, vorbereitet ist. Zusätzlich oder alternativ können weitere Löcher in der Grundplatte vorhanden sein, um alternative oder zusätzliche Befestigungsmittel aufzunehmen, wie Schrauben, Nieten oder Bolzen. Die Grundplatte mit ihrem Basisteil kann dann verbrennungskraftmaschinenfest positionsbestimmt werden.
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Wenn zwischen dem Dorn und einem Basisteil der Grundplatte ein mit dem Dorn und dem Basisteil einstückig verbundener Sockel vorhanden ist, auf dem Spiralfeder wenigstens abschnittsweise aufliegt, so wird Reibung zwischen der Spiralfeder und dem Basisteil verhindert oder wenigstens gemindert. Die mögliche Federkraft, welche letztlich auf die Spannfeder aufgebracht wird, wird dann nicht gemindert. Dies ist der Effizienz zuträglich.
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Es ist auch von Vorteil, wenn auf der basisteilfernen Seite auf dem Dorn Nuten oder Vertiefungen vorhanden sind, in die Zapfen eines Deckels, etwa eines Tiefziehblechdeckels, zum Verdrehsichern desselben gegenüber dem Basisteil eingreifen.
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Letztlich betrifft die Erfindung auch einen Zugmitteltrieb mit einer Spannschiene und einem durch die Spannschiene auslenkbaren Zugmittel, wobei die Spannschiene mit dem mechanischen Spanner der erfindungsgemäßen Art in Wirkzusammenhang steht.
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Mit anderen Worten wird ein im Hinblick auf die Herstellkosten optimierter mechanischer Kettenspanner zur Verfügung gestellt. Durch den Kontakt zwischen dem Gleitschuh und der Spannschiene entsteht die benötigte Dämpfung, um die dynamischen Anregungen aus dem Kettentrieb zu eliminieren. Eine hochgebogene Lasche der Grundplatte, also eines integralen Bestandteils des Basisteils, kann dabei als Überspringschutz dienen.
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Es ist von Vorteil, wenn das der Spannschiene zugewandte Ende der Spiralfeder oder die der Spannschiene zugewandte Außenkontur des Gleitschuhs eine Biegung aufweist, die an eine Wölbung der Spannschiene so angepasst ist, dass die Flächenpressung zwischen dem Gleitschuh und der Spannschiene minimiert ist. Hier hat es sich als geschickt herausgestellt, wenn zwischen der durch den Gleitschuh und das Ende der Spannschiene bestimmten konvexen Außenkontur und der konkaven Wölbung der Spannschiene ein Radiusverhältnis von 0,8 bis 0,99, vorzugsweise 0,85, 0,90 oder 0,95, vorliegt.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der ein erstes Ausführungsbeispiel näher dargestellt ist. Es zeigen:
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1 Eine Übersichtsdarstellung eines mechanischen Kettenspanners mit einer Spiralfeder an einer Spannschiene nach Art eines ersten Ausführungsbeispiels eines mechanischen Spanners,
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2 der mechanische Spanner aus 1, aber ohne eine obere Abdeckung,
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3 eine vergrößerte Darstellung des mechanischen Spanners aus 2, wobei der Spiralfederspanner in einer maximalen Spannposition dargestellt ist,
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4 der Spiralfederspanner aus 3, jedoch in seiner maximal entspannten Position,
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5 eine Schnittdarstellung im Bereich des Berührpunktes zwischen dem Spanner aus 4 und der Spannschiene,
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6 der Zusammenbau des mechanischen Spanners,
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7 der Spanner aus 6 bei entferntem Deckel,
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8 eine perspektivische Darstellung nur der Grundplatte,
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9 eine perspektivische Darstellung, wie in den 6 bis 8 dargestellt, jedoch nur vom Deckel,
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10 eine perspektivische Darstellung nur der Spiralfeder, und
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11 eine perspektivische Darstellung nur des Gleitschuhs, wie er auf die Spiralfeder aus 10 aufgebracht werden wird/soll.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer mechanischer Spanner 1 dargestellt. Der Spanner 1 ist zum Einsatz in einem Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine gedacht und weist eine Grundplatte 2 auf, an der eine Spiralfeder 3 angebracht ist. Zum Kraft aufbringen wird der Spanner 1 eingesetzt, nämlich zum Auslenken einer Spannschiene 4. Die Spannschiene 4 ist um einen Drehpunkt 5 verschwenkbar.
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An einem Ende 6 der Spiralfeder 3 ist ein Gleitschuh 7 aufgesteckt. Der Gleitschuh 7 ist in direkter Anlage mit der Spannschiene 4 und in direkter Anlage mit dem Material der Spiralfeder 3.
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Wie der 2 gut zu entnehmen ist, ist lediglich an einem einzigen Ende 6 der Spiralfeder 3 ein Lenkungselement, nämlich der Gleitschuh 7 vorgesehen. Zwischen den einzelnen Spiralwindungen der Spiralfeder 3 ist kein dämpfendes Material vorhanden. Der Bereich zwischen eine konvexen Seite der Spiralfeder 3 und einer konkaven Seite der Spiralfeder 3 ist leer oder zumindest dämpfungsmaterialfrei. Vielmehr sind die einzelnen Lagen der Spiralfeder 3, also die Windungen der Spiralfeder 3 zueinander beabstandet, so dass eine Kompression der Spiralfeder 3 möglich ist, ohne Reibung bzw. Dämpfung zu erzeugen.
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Ein Innenende 8 der Spiralfeder 3 ist an einem Dom/Dorn 9 der Grundplatte 2 drehfest angebracht. Das Innenende 8 ist dort befestigt. Ein massiver Endanschlag nach Art einer Lasche 10, die ein integraler Bestandteil der Grundplatte 2 ist, ist vorgesehen, um ein Überspannen der Spiralfeder 3 zu verhindern.
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Zurückkommend auf 1 sei erwähnt, dass ein Deckel 11 auf den Dom/Dorn 9 geschoben ist und Zapfen/Vorsprünge 12 in Nuten/Vertiefungen 13 des Doms 9 eingreifen. Der Dorn 9 ist als Hohldom/Hohldorn ausgebildet und definiert einen Hohlraum 14. Der Hohldom ist so konzeptioniert, dass kein Ausschneiden entlang einer Längsachse notwendig ist und somit keine Schwächung des Doms/Dorns und damit der Grundplatte 2 erzwungen wird.
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In der Grundplatte 2, nämlich einem Basisteil 15 der Grundplatte sind Löcher vorhanden, welche mit dem Bezugszeichen 16 gekennzeichnet sind und zum Befestigen der Grundplatte an einem verbrennungskraftmaschinenfesten Bauteil vorgesehen sind.
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Wie in 3 und 4 gut zu erkennen ist, ist ein Gleitbelag 17 auf die Spannschiene 4 aufgeclipst.
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Der Gleitschuh 7 weist einen geschlitzten Zapfen 18 auf, der in eine Ausnehmung 19 der Spiralfeder 3 in deren Ende 6 greift. Die Ausnehmung 19 ist gut der 10 zu entnehmen.
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Das Berühren des Gleitschuhs 7 mit einer dem Spanner 1 zugewandten Seite der Spannschiene 4 ist in 5 dargestellt, genauso wie dort auch die aus dem Basisteil 15 gefertigte um 90° abstehende Lasche 10 zu erkennen ist.
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In Zusammenschau der 6 und 7 ist das Blockieren der Lasche 10 beim Bewegen des Endes 6 der Spiralfeder 3 von der Spannschiene 4 weg gut zu erahnen. In 8 ist die Anordnung des Sockels 20 zwischen dem Basisteil 15 und dem Dom 9 zu erkennen. Der Sockel 20 hat eine kreisrunde Außenform.
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In ein Deckelloch 21 des Deckels 11 greift ein Ende der Lasche 10 ein, wobei die Lasche 10 als Überspringschutz für die Spiralfeder 3 agiert. Durch das Eingreifen der Lasche 10 in das Deckelloch 21 wird eine Sicherung vorgehalten.
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Eine Bohrung 22, ebenfalls exzentrisch wie das Deckelloch 21 im Deckel 11, dient zur Aufnahme eines Riegels 23, wie er in 6 dargestellt ist.
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In 10 ist die Spiralfeder mit ihren einzelnen Windungen dargestellt, wobei auf das Ende 6 der in 11 dargestellte Gleitschuh 7 aufgesetzt wird. Der Gleitschuh 7 weist aber einen Überstand 24 auf, der hinterschnittartig agiert. Hinter diesen Überstand 24 greift Material der Spiralfeder 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spanner
- 2
- Grundplatte
- 3
- Spiralfeder
- 4
- Spannschiene
- 5
- Drehpunkt
- 6
- Ende
- 7
- Gleitschuh
- 8
- Innenende
- 9
- Dom/Dorn
- 10
- Lasche
- 11
- Deckel
- 12
- Zapfen/Vorsprung
- 13
- Nut/Vertiefung
- 14
- Hohlraum
- 15
- Basisteil
- 16
- Loch
- 17
- Gleitbelag
- 18
- Zapfen
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Sockel
- 21
- Deckelloch
- 22
- Bohrung
- 23
- Riegel
- 24
- Überstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010018204 A1 [0002, 0003]
