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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Endloszugmittels, wie eine Kette oder einen Zahnriemen, für einen Endlostrieb, wie einem Nockenwellenantrieb oder einen Nebentrieb, einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer drehgelagerten Spannschiene, die mit ihrer Vorderseite mit dem zu spannenden Endloszugmittel in Kontakt bringbar ist, einem keilförmigen Spannschieber, der sich an einer Rückseite der Spannschiene abstützt, wobei der Spannschieber mittels einer mechanischen Feder vorgespannt ist, und mit einer Spannschieberlaufbahn, die zum Ermöglichen eines Gleitens (/Rutschens) des Spannschiebers vorbereitet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Nockenwellenantrieb mit einer solchen Spannvorrichtung.
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Eine solche Spannvorrichtung ist beispielsweise in einem Nockenwellenantrieb dazu vorgesehen, die unter anderem verschleißbedingte Längung einer Steuerkette auszugleichen, damit diese über ihre Produktlebenszeit gesehen gespannt bzw. straff gehalten wird. Dadurch wird beispielsweise ein Schwingen der Steuerkette in ihrer Biegerichtung oder ein Überspringen der Steuerkette vermieden.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Spannvorrichtungen zum Spannen eines Endloszugmittels bereits bekannt. So ist beispielsweise in der
DE 10 2008 051 143 A1 eine Spannvorrichtung zum Ausgleich von Längungen eines Zugmittels, mit einem Spannmittel beschrieben. Zwischen dem Spannmittel und einer Stützfläche an der Brennkraftmaschine ist ein Spannelement angeordnet. Dabei ist das Spannelement auf einer Laufbahn des Spannmittels geführt und als Klemmstück ausgebildet, wobei die Laufbahn gegenüber der Stützfläche der Verbrennungskraftmaschine einen Winkel einschließt.
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Obwohl diese Spannvorrichtung einen zuverlässigen Ausgleich der Längung eines Zugmittels gewährleisten kann, haben sich in der Praxis auch Nachteile gezeigt. So ist die Spannschiene dieser Spannvorrichtung mit dem Spannmittel, der Laufbahn, der Feder und dem Spannelement als integriertes Bauteil ausgebildet. Dies bewirkt, dass diese Spannschiene eine vergleichsweise aufwändige Konstruktion aufweist, da Befestigungsmöglichkeiten für diese Bauteile an der Spannschiene vorgesehen werden müssen. Zudem hat sich herausgestellt, dass bei dieser Spannvorrichtung mit zunehmender Längung des Zugmittels oder bei Temperaturänderungen bzw. schwankungen eine Verschiebung bzw. Verlagerung eines Krafteinleitungspunktes oder eines Krafteinleitungsbereiches der Spannvorrichtung auftritt. Dies führt zu unterschiedlichen Kräfteverhältnissen in der Spannvorrichtung und dem Endloszugmittel bzw. im Endlostrieb.
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Eine ähnliche Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmittels einer Verbrennungskraftmaschine ist aus der
DE 10 2010 020 758 A1 bekannt. Diese Spannvorrichtung weist eine endseitig drehpunktgelagerte Schiene auf, deren dem Zugmittel abgewandte Rückseite dazu ausgebildet ist, mit einer an der Verbrennungskraftmaschine verlaufenden Anlagefläche einen sich zum Drehpunkt der Schiene hin verjüngenden Raum auszubilden. Des Weiteren verfügt die Spannvorrichtung über einen druckbeaufschlagten Schieber, welcher durch die Kraft einer Feder entlang der Anlagefläche in Verjüngungsrichtung des Raumes beaufschlagt ist. Die Feder ist mit ihrem ersten Federende am drehpunktseitigen Ende der Schiene und mit ihrem zweiten Federende an dem Schieber angelenkt. Auch hier hat sich gezeigt, dass es mit zunehmender Längung des Zugmittels oder bei Temperaturänderungen zu einer Verschiebung bzw. Verlagerung eines Krafteinleitungspunktes der Spannvorrichtung kommt.
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Aus der
JP 57-025556 A geht eine weitere Spannvorrichtung hervor, bei der ein Keilelement mittels einer Zugfeder entlang einer Spannschiene gezogen wird.
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Eine andere Spannvorrichtung geht aus der
JP 2009-257455 A hervor. Darin ist eine Spannvorrichtung offenbart, bei der ein rollen- oder kugelförmiger Keilkörper zum Spannen einer Spannschiene eingesetzt wird.
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Auch bei diesen Spannvorrichtungen kommt es mit zunehmender Längung des Zugmittels oder bei Temperaturveränderungen zu einer Verschiebung bzw. Verlagerung eines Krafteinleitungspunktes der Spannvorrichtung.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen oder wenigstens zu mindern. Insbesondere ist es die Aufgabe, eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Endloszugmittels zur Verfügung zu stellen, bei der unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Krafteinleitung in die Spannvorrichtung über deren Produktlebenszeit möglichst konstant gehalten wird.
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Bei einer gattungsgemäßen Spannvorrichtung wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der keilförmige Spannschieber über die mechanische Feder an einem die Spannschieberlaufbahn stellenden und von sowohl der Verbrennungskraftmaschine als auch von der Spannschiene separaten Führungsbauteil angelenkt/angebracht/angebunden ist.
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Das heißt, dass die Feder an der als separates Führungsbauteil ausgebildeten Spannschieberlaufbahn angebracht ist und demnach von der Spannschiene separiert ist. Auch der keilförmige Spannschieber ist nicht an der Spannschiene befestigt, sondern über die Feder mit der Spannschieberlaufbahn verbunden und gleitet auf bzw. entlang der Spannschieberlaufbahn. Mit anderen Worten ist der keilförmige Spannschieber gemeinsam mit der Feder und der Spannschieberlaufbahn, die ein separates Führungsbauteil ist, von der Spannschiene entkoppelt. Auch das die Spannschieberlaufbahn stellende oder ausbildende Führungsbauteil ist von der Spannschiene und der Verbrennungskraftmaschine entkoppelt. Unter Entkoppeln ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der keilförmige Spannschieber mit der Feder und der Spannschieberlaufbahn jeweils aus einer technischen Koppelung mit der Spannschiene gelöst ist, ergo nicht fest fixiert ist.
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Dies bewirkt vorteilhafterweise, dass die Spannschiene eine vergleichsweise einfache Konstruktion aufweist. Zudem können ein Krafteinleitungspunkt oder ein Krafteinleitungsbereich der Spannvorrichtung über deren Produktlebenszeit nahezu konstant gehalten werden. Durch die als separates Führungsbauteil zu der Spannschiene und der Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Spannschieberlaufbahn ist die Anbringung bzw. Befestigung der Spannschieberlaufbahn beispielsweise an der Verbrennungskraftmaschine auch vergleichsweise unabhängig von der Gehäusewandbeschaffenheit der Verbrennungskraftmaschine. Dies ermöglicht ein breites Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung an einer Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeug- und/oder Motorvarianten.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die Spannschieberlaufbahn als von der Spannschiene und der Wandung der Verbrennungskraftmaschine entkoppeltes Bauteil ausgebildet ist. Dadurch lassen sich beispielsweise thermische Einflüsse auf die Spannschieberlaufbahn und damit auch den keilförmigen Spannschieber vorteilhaft mindern oder gar beseitigen. Zudem lässt sich die Spannschiene konstruktiv besonders einfach ausgestalten.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Spannschieberlaufbahn an der Wandung der Verbrennungskraftmaschine anbringbar ist. Beispielsweise kann die Spannschieberlaufbahn an der Wandung der Verbrennungskraftmaschine über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung befestigt sein. Es ist auch möglich, dass die Spannschieberlaufbahn an der Wandung eingehängt ist.
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Für eine sichere, dauerhafte und präzise Führung des Spannschiebers ist es vorteilhaft, wenn die Spannschieberlaufbahn derart konstruktiv ausgeformt bzw. ausgestaltet ist, dass sie den Spannschieber entlang seiner Gleit- bzw. Rutschrichtung führt. Beispielsweise kann die Spannschieberlaufbahn eine an den Spannschieber geometrisch angepasste und diesen ggf. umgreifende Führungsnut aufweisen. Für eine vergleichsweise einfache Fertigung der Spannschieberlaufbahn bzw. der gesamten Spannvorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Spannschieberlaufbahn aus Metall/Blech oder einem Kunststoff gefertigt ist. Dadurch ist es auch möglich, nachteilige thermische Einflüsse der Verbrennungskraftmaschine auf die Spannvorrichtung zu reduzieren.
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Um einen Krafteinleitungspunkt der Spannvorrichtung, insbesondere der Spannschiene über die Produktlebenszeit möglichst konstant zu halten, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rückseite der Spannschiene einen an den Spannschieber geometrisch angepassten Kontaktbereich oder Kontaktpunkt aufweist. Das heißt in anderen Worten, dass die dem keilförmigen Spannschieber zugewandte Rückseite der Spannschiene an die Formgebung und/oder die durch die Längung des Endloszugmittels veränderliche Position des Spannschiebers in einem Kontaktbereich oder Kontaktpunkt zwischen Rückseite und Spannschieber geometrisch angepasst ist.
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Noch besser lässt sich der Krafteinleitungspunkt der Spannvorrichtung über die Produktlebenszeit konstant halten, wenn der Kontaktbereich der Spannschiene als konvex gekrümmte Fläche ausgeformt ist, die mit dem Spannschieber zumindest an einem Kontaktpunkt in Kontakt bringbar ist.
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Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Kontaktbereich der Spannschiene einen Radius aufweist, der so festgelegt oder gewählt ist, dass der Kontaktpunkt mit dem Spannschieber über die Betriebs- bzw. Produktlebensdauer im Wesentlichen konstant bleibt.
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Für eine konstruktiv möglichst einfache Ausgestaltung der Spannvorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Feder eine Druckfeder ist. Diese zeichnet sich außerdem durch eine hohe Lebensdauer aus.
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Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung lässt sich besonders vorteilhaft in einem Nockenwellenantrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Endloszugmittel einsetzen.
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Prinzipiell lässt sich die erfindungsgemäße Spannvorrichtung in jeder Fahrzeugklasse vorteilhaft einsetzen. Dabei hat sich die erfindungsgemäße Spannvorrichtung aber als besonders geeignet für den Einsatz in Krafträdern bzw. Motorrädern erwiesen. Beispielsweise auch in Hubraumklassen kleiner gleich 200 ccm lässt sich die Spannvorrichtung vorteilhaft einsetzen.
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Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht eines Endlostriebs mit einem Endloszugmittel, das mittels einer Spannvorrichtung gespannt wird,
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2 eine schematische Seitenansicht eines Endlostriebs mit einem Endloszugmittel und einer Spannvorrichtung, wobei ein Krafteinleitungspunkt zwischen einer Spannschiene und einem Spannschieber in einer ersten Position dargestellt ist,
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3 eine schematische Seitenansicht eines Endlostriebs mit einem Endloszugmittel und einer Spannvorrichtung, wobei ein Krafteinleitungspunkt zwischen einer Spannschiene und einem Spannschieber in einer zweiten Position dargestellt ist, und
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4 eine schematische Seitenansicht eines Endlostriebs mit einem Endloszugmittel und einer Spannvorrichtung, wobei ein Krafteinleitungspunkt zwischen einer Spannschiene und einem Spannschieber in einer dritten Position dargestellt ist.
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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 Endlostrieb 1 in Form eines Nockenwellenantriebs für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Über diesen Endlostrieb 1 lässt sich eine Kurbelwelle 2 mit einer Nockenwelle 3 der Verbrennungskraftmaschine verbinden, um die Nockenwelle 3 durch die Kurbelwelle 2 rotatorisch anzutreiben. Ein Einsatz in Nebentrieben, wie Ölpumpen oder Generatorantrieben, ist auch möglich.
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Der Endlostrieb 1 weist ein Endloszugmittel 4 auf, das hier als Steuerkette ausgeführt ist. Dieses Endloszugmittel 4 steht in formschlüssiger und/oder kraftschlüssiger Verbindung mit je einem entsprechend verzahnten Zahnrad der Kurbelwelle 2 sowie der Nockenwelle 3.
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Des Weiteren verfügt der Endlostrieb 1 über eine Spannvorrichtung 5, die das Endloszugmittel 4 automatisch spannt bzw. in einer korrekten Spannung hält. Denn durch beispielsweise Verschleiß und thermisch bedingte Einflüsse neigt ein solches Endloszugmittel 4 zu einer Längung, die üblicherweise mit andauernder Produktlebenszeit noch zunimmt. Durch die Spannvorrichtung 5 lässt sich eine solche Längung des Endloszugmittels 4 kompensieren. Dadurch lässt sich auch ein Schwingen des Endloszugmittels 4 in seiner Biegerichtung oder im schlimmsten Fall ein Überspringen desselben verhindern.
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Die Spannvorrichtung 5 weist eine drehgelagerte, um einen Drehpunkt 7 verdrehbare oder verschwenkbare Spannschiene 6 auf. Die Vorderseite 8 der Spannschiene 6 liegt im Betriebszustand an dem zu spannenden Endloszugmittel 4 an, um dieses infolge der Drehbewegung zu spannen bzw. zu straffen. Optional kann die Vorderseite 8 beispielsweise auch einen reibungsmindernden Gleitbelag aufweisen.
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Aus 1 geht auch hervor, dass die Spannvorrichtung 5 weiterhin einen keilförmigen Spannschieber 9 aufweist, der an der Rückseite 10 der Spannschiene 6 anliegt und als separates Bauteil dazu ausgebildet ist. Der Spannschieber 9 ist an jenem seiner Keilspitze entgegen gesetzten Ende mit einer als Druckfeder ausgeführten Feder 11 verbunden. Die Feder 11 ist an einer Spannschieberlaufbahn 12 befestigt, so dass der keilförmige Spannschieber über die Feder 11 an der Spannschieberlaufbahn 12 angelenkt ist. Die Spanschieberlaufbahn 12 ist dazu eingerichtet bzw. konstruktiv derart ausgeformt, dass der Spannschieber 9 darin geführt und ggf. auch gehalten wird. Zudem ist die Spannschieberlaufbahn 12 als ein separates Bauteil zu der Spannschiene 6 ausgebildet und beispielsweise aus einem Blech oder Kunststoff gefertigt. Des Weiteren ist sie an einer Wandung 13 der Verbrennungskraftmaschine angebracht, wobei diese Anbringung in diesem Ausführungsbeispiel durch Einhängen der Spannschieberlaufbahn 12 an der Wandung 13 erfolgt.
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In 1 ist auch erkennbar, dass der keilförmige Spannschieber 9 mit seiner der Spannschieberlaufbahn 12 abgewandten Seite an der Rückseite 10 der Spannschiene 6 anliegt. Hierfür weist die Rückseite 10 der Spannschiene 6 einen Kontaktbereich 14 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel an die Rückseite 10 angeformt ist. Dieser Kontaktbereich 14 verfügt über eine geometrische Formgebung, die auf den keilförmigen Spannschieber 9 angepasst ist. Dabei ist ein Zielkriterium der Formgebung, dass eine Kontaktfläche 15 des Spannschiebers 9 stets an oder zumindest nahe an einem bestimmten Kontaktpunkt bzw. Krafteinleitungspunkt 16 des Kontaktbereiches 14 anliegt. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Kontaktbereich 14 eine zum Spannschieber 9 konvex gekrümmte Fläche mit einem an diesen angepassten Radius auf.
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In 2, die den Endlostrieb 1 in einer schematischen Seitenansicht zeigt, ist dargestellt, an welcher Position entlang des Kontaktbereichs 14 sich der Kontaktpunkt bzw. der Krafteinleitungspunkt 16 zwischen dem Kontaktbereich 14 der Spannschiene 6 und der Kontaktfläche 15 des Spannschiebers 9 befindet. In dem in 2 gezeigten Zustand ist der Spannschieber 9 in einer Normalposition angeordnet, in der die Feder 11 gemäß einem Normalzustand ausgelenkt ist.
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Aus 3, die den Endlostrieb 1 ebenfalls in einer schematischen Seitenansicht zeigt, ist eine andere Position des Spannschiebers 9 dargestellt, in der die Feder 11 gestaucht ist. Obwohl der Spannschieber 9 relativ zu der Spannschiene 6 in einer anderen Position angeordnet ist, befindet sich der Kontaktpunkt bzw. der Krafteinleitungspunkt 16 im Wesentlichen bzw. nahezu an derselben, unveränderten Position entlang des Kontaktbereichs 14 der Spannschiene 6. Dies wird durch die Abstimmung der Formgebung des Kontaktbereichs 14 auf den keilförmigen Spannschieber 9 erreicht.
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Auch aus 4, die den Endlostrieb 1 ebenfalls in einer schematischen Seitenansicht zeigt, geht hervor, dass der Kontaktpunkt bzw. der Krafteinleitungspunkt 16 im Wesentlichen bzw. nahezu an derselben, unveränderten Position verbleibt, wenn die Feder 11 vergleichsweise weit ausgelenkt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Endlostrieb
- 2
- Kurbelwelle
- 3
- Nockenwelle
- 4
- Endloszugmittel
- 5
- Spannvorrichtung
- 6
- Spannschiene
- 7
- Drehpunkt
- 8
- Vorderseite
- 9
- Spannschieber
- 10
- Rückseite
- 11
- Feder
- 12
- Spannschieberlaufbahn
- 13
- Wandung
- 14
- Kontaktbereich
- 15
- Kontaktfläche
- 16
- Kontaktpunkt bzw. Krafteinleitungspunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008051143 A1 [0003]
- DE 102010020758 A1 [0005]
- JP 57-025556 A [0006]
- JP 2009-257455 A [0007]
