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Die Erfindung betrifft einen Zugmittelspanner für einen endloszugmitteleinsetzenden Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Druckstück, das zum Druck aufbringen auf das Endloszugmittel vorgesehen 1 vorbereitet ist, wobei das Druckstück zum Rotieren um sein Zentrum gelagert ist und eine Feder-Dämpfereinheit vorhanden ist, um das Zentrum des Druckstücks zu verlagern.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Zugmittelspanner, insbesondere Kettenspanner bekannt. Solche Bauteile sind bspw. aus den Druckschriften
EP 2 395 261 A1 ,
EP 2 679 862 A1 und
EP 2 679 863 A1 bekannt. Dort werden Abrolleinheiten über Schäfte an einer Kunststoffbasis mit zwei Seitenplatten gelagert, wobei die Abrolleinheiten zum Inkontaktgelangen mit einer Kette vorbereitet sind.
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Aus dem Stand der Technik ist ferner ein Zugmitteltrieb für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, etwa aus der
US 2008/0070731 A1 . Dort werden Rolleinheiten, die in Kontakt mit einem Lostrum bzw. einem Zugtrum eines Endloszugmittels stehen, über eine Brücke miteinander verbunden. Dazu orthogonal ist ein Schieber angeordnet, der über einen Kolben verlagerbar ist. Der Kolben ist innerhalb eines Zylinders gelagert. Zum Verlagern werden eine Federspannung und ein über Fluidkanäle zugeführtes Fluid verwendet. Das Fluid wird durch ein Ventil zugeführt, wobei der zur Förderung notwendige Druck von der Verbrennungskraftmaschine her rührt.
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Zugmittelspanner, insbesondere Kettenspanner werden in Verbrennungskraftmaschinen verwendet, um die Spannung von Endloszugmitteln, wie Ketten zu gewährleisten. Diese Endloszugmittel stellen üblicherweise eine Verbindung zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle her. Zugmittelspanner werden eingesetzt, um für das richtige Timing gewährleistend zu agieren, insbesondere die Abstimmung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle korrekt zu halten.
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Üblicherweise werden aus Kunststoff gefertigte Zugmittelspanner eingesetzt. Meistens werden zwar schienenartige Zugmittelspanner eingesetzt, doch ist bspw. aus der
EP 2 395 261 A1 bekannt, dass in eine solche Spannschiene abrollende Elemente eingesetzt werden können, die in Kontakt mit dem Endloszugmittel geraten. Aus der
US 2008/0070731 A1 ist auch das Verwenden von hydraulisch agierenden Feder-Dämpfereinheiten bekannt, wobei natürlich auch die Verwendung von pneumatischen Feder-Dämpfereinheiten grundsätzlich möglich ist. Unter Feder-Dämpfereinheiten sind also solche Einheiten zu verstehen, die hydraulisch oder pneumatisch dämpfend sind und/oder eine mechanische Feder als Vorspanneinheit enthalten.
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Die bestehenden Zugmittelspanner sind jedoch relativ teuer, insbesondere in puncto Herstellungskosten, als auch in puncto Montagekosten. Dies liegt daran, dass die Konstruktionen relativ komplex sind. Auch sind die üblichen Lösungen nicht universel einsetzbar.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden und kostengünstigere, universell einsetzbarere und einfacher gestaltete Konstruktionen zur Verfügung zu stellen. Auch soll die Einstellbarkeit und Anbringbarkeit verbessert/erleichtert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Feder-Dämpfereinheit im Wesentlichen in Spannrichtung des Endloszugmittels Kraft auf das Druckstück ausübt oder zum Kraft auf das Druckstück ausüben angeordnet ist.
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Vorteilhafte Ausführungen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die Wirkrichtung der Feder-Dämpfereinheit quer, vorzugsweise orthogonal, zur Bewegungsrichtung des Endloszugmittels ausgerichtet ist. Hier sind auch Abweichungen von der Orthogonalität von 2,5°, 5°, 7,5° und 10° akzeptabel.
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Wenn das Druckstück eine (annähernd) kreisrunde Außenkontur mit einer glatten oder eine Verzahnung aufweisenden Oberfläche aufweist, so kann das Abrollverhalten verbessert werden.
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Der Verschleiß kann reduziert werden, wenn das Druckstück einen äußeren Endloszugmittelkontaktring, einen inneren Lagerelementkontaktring und dazwischen Wälzkörper, wie Kugeln, Rollen, Tonnen oder Nadeln, mit oder ohne Käfig, aufweist.
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Auch ist es von Vorteil, wenn die Feder-Dämpfereinheit eine mechanische Feder, wie eine Schraubendruckfeder, einen in einem Zylinder ausfahrbar gelagerten Kolben und ein im Zylinder verdrängbar enthaltenes Fluid, wie eine hydraulisch nutzbare Flüssigkeit, etwa Drucköl, oder ein Gas, etwa Druckluft, enthält/umfasst.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel wird auch dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück kraftübertragend mit einem Lostrum oder einem Zugtrum des Endloszugmittels in Kontakt steht.
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Es ist zweckmäßig, wenn ein erstes Druckstück auf das Lostrum und ein zweites Druckstück auf das Zugtrum druck-/kraftübertragend einwirkend angeordnet ist.
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Wenn das erste und das zweite Druckstück über eine einzige, gemeinsame Feder-Dämpfereinheit miteinander verbunden sind und der Zylinder der Feder-Dämpfereinheit an einer Platte befestigt ist, die ihrerseits an einem Gehäuse/Motorblock befestigt ist, so kann eine günstige kinematische Kette erreicht werden. Insbesondere ist es dabei auch von Vorteil, dass Schwingungen des einen Trums nicht auf das andere Trum übertragen werden.
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Besonders effizient ist es, wenn neben einem ein Zugtrum oder ein Lostrum des Endloszugmittels kontaktierendes Druckstück ein identisches oder vergleichbar zum Druckstück ausgebildetes Zusatzdruckstück ein Zug- oder Lostrum, bzw. einen benachbarten Abschnitt desselben Trums kontaktierend, angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Druck besser verteilt werden und die Führung verbessert werden.
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Das Dämpfungsverhalten wird verbessert, wenn das Druckstück und/oder das Zusatzdruckstück über (je) eine Feder-Dämpfereinheit auf dieselbe Zugtrum- oder Lostrumseite des Endloszugmittels gedrängt ist.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die zwei Feder-Dämpfereinheiten oder zwei das Druckstück und das Zusatzdruckstück ausrichtende Stäbe oder eine Feder-Dämpfereinheit des Druckstücks und ein Stab des Zusatzdruckstücks an einem gemeinsamen Lagerpunkt am Gehäuse/Motorblock angebracht oder befestigt sind. Der Stab kann auch am Druckstück angebracht sein und die Feder-Dämpfereinheit kann am Stab oder am Zusatzdruckstück angebracht sein.
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Es soll nicht unerwähnt bleiben, dass es von Vorteil ist, wenn eine Winkelfestlegvorrichtung zwischen den beiden Feder-Dämpfereinheiten oder einer Feder-Dämpfereinheit und einem Stab oder beiden Stäben so angeordnet ist, dass ein zwischen dem das Druckstück und das Zusatzdruckstück ausrichtenden Elementen gebildete Winkel α einstellbar ist. Auf diese Weise kann auf die Besonderheiten des jeweiligen Zugmitteltriebs der Verbrennungskraftmaschine individuell eingegangen werden.
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Die Kosten können dabei besonders gering bleiben, wenn die Winkelfestlegvorrichtung zwei sich wenigstens abschnittsweise überlappende, vorzugweise gebogen ausgeführte Stäbe umfasst, die über Form-, Stoff- und/oder Kraftschlussmittel aneinander befestigt sind, Die Erfindung betrifft natürlich auch einen Zugmitteltrieb mit einem Endloszugmittel und einem mit dem Endloszugmittel interagierenden oder zum interagierend vorbereiteten Zugmittelspanner der erfindungsgemäßen Art.
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Man könnte also auch sagen, dass die Erfindung ein oder zwei Lager betrifft, die über eine Feder-Dämpfer-(Stab)einheit auf ein Los- und/oder Zugtrum eines Endloszugmittels, wie einer Kette oder eines Riemens, drücken. Die Druckstücke sind nicht an einem Kunststoffschwert oder einem aus Kunststoff gefertigten Spannschienenelement angebracht.
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Es werden Nadellager/Rollenwälzlager eingesetzt, die mit oder ohne Kunststoffummantelung direkt auf ein Zugmittel, wie eine Kette drücken. Diese als Druckstücke agierenden Lager sind mit fluiddynamisch agierenden Feder-Dämpfereinheiten verbunden. Der Winkel zwischen den Einheiten kann eingestellt werden, um dem modularen Aufbau unterschiedlicher Verbrennungskraftmaschinen gerecht zu werden. Die Montage wird auch erleichtert.
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Natürlich ist es möglich, auf die Feder-Dämpfereinheiten zu verzichten und stattdessen federfreie und/oder dämpferfreie Stäbe einzusetzen. Die Stäbe können dann einfach als Balken mit nur geringen elastischen/rückstellenden Eigenschaften ausgebildet sein. Ein Metall-Metallkontakt soll durch den Einsatz von ersetzbaren Kunststoffzugmittelführungselementen verhindert werden. Auf diese Weise kann der Verschleiß des Endloszugmittels, bspw. der Kette verringert werden. Auch läuft die Kette dann sauberer.
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Die Notwendigkeit für Kunststoffhülsen kann durch das Anpassen der Härte der Lagerkontaktoberflächen relativ zu den Kontaktpartnern der Kette angepasst werden. Die hydraulischen Feder-Dämpfereinheiten, insbesondere die darin enthaltenen Stababschnitte, dienen als Dämpfer oder Spanner. Keine zusätzlichen Spanner werden dann benötigt.
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Eine einfache Konstruktion ist die Folge. Die Reibung wird reduziert. Die Effizienz der Verbrennungskraftmaschine und die Gesamt-Brennstoffökonomie wird verbessert. Auch wird eine längere Lebensdauer erreicht. Eine bessere Vibrationsdämpfung wird erreicht. Eine universale Anwendung an die meisten Verbrennungskraftmaschinen wird aufgrund der Einstellbarkeit des Winkels zwischen den Stäben/Feder-Dämpfereinheiten möglich. Obwohl einfache auf Gleitung setzenden Kunststoffschienen günstiger sein könnten, wird dieser Nachteil durch die verlängerte Lebensdauer und die reduzierte Reibung/den reduzierten Reibwiderstand, mehr als egalisiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zugmittelspanners, indem ein Druckstück und ein Zusatzdruckstück auf ein Lostrum bzw. auf ein Zugtrum einer Kette, die als Endloszugmittel agiert, drücken, wobei sowohl die Druckstücke, als auch die Zusatzdruckstücke über Feder-Dämpfereinheiten in Position gehalten werden und die Feder-Dämpfereinheiten auf einer Lostrum- bzw. Zugtrumseite über eine Winkelfestlegvorrichtung in ihrem Winkel zueinander bestimmt sind,
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2 eine dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche Ausgestaltung, wobei jedoch am Zugtrum keine Feder-Dämpfereinheiten eingesetzt sind, um das Druckstück sowie das Zusatzdruckstück am Zugtrum in Position zu halten,
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3 eine dritte Ausführungsform, wobei jedoch nur am Druckstück oder am Zusatzdruckstück eine Federeinheit vorhanden ist,
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4 eine vierte Ausführungsform, wobei nur an einem Druckstück oder einem Zusatzdruckstück auf der Lostrumseite des Endloszugmittels eine Feder-Dämpfereinheit vorhanden ist,
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5 eine Vergrößerung einer Feder-Dämpfereinheit mit daran drehbar angeordnetem Druckstück oder Zusatzdruckstück,
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6 den Aufbau der winkelfesten Vorrichtung zwischen zwei Stäben oder zwei Feder-Dämpfereinheiten oder einer Feder-Dämpfereinheit und einem Stab,
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7 eine Befestigungsvorrichtung umfassend eine Schraube und eine Mutter zum Festlegen eines Stabs oder einer Feder-Dämpfereinheit an einem relativfesten Bauteil, wie einem Gehäuse/einem Motorblock,
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8 eine Seitenansicht, eine Frontansicht und eine perspektivische Darstellung eines Fixationselementes zum Festlegen des Winkelwerts der Winkelfestlegvorrichtung,
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9 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, wobei auf der Außenseite des Druckstücks anbringbare und wieder entfernbare Kunststoff-Gummi-Hülsen außenseitig angebracht sind,
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10 eine Vergrößerung der Hülsen auf der Außenseite der Druckstücke im Querschnitt,
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11 eine Variante mit Seitenplatten zum Führen der Kette,
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12 eine Draufsicht auf die in 11 im Querschnitt gezeigte Konstruktion,
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13 drei Varianten im Querschnitt eines Druckstücks (der Einfachheit halber auf einem gemeinsamen Zapfen dargestellt),
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14 eine Frontansicht auf die drei Varianten der 13,
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15 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Zugmittelspanners, die eine der Druckstücke aus 13 oder 11 einsetzt,
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16 eine Vergrößerung von Hülsen, die den in 10 gezeigten Hülsen ähneln oder identisch entsprechen, und
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Zugmitteltrieb 1 mit einem erfindungsgemäßen Zugmittelspanner 2 dargestellt. Der Zugmittelspanner 2 weist ein Druckstück auf, das mit dem Bezugszeichen 3 versehen ist. Das Druckstück ist zum Druck aufbringen auf ein Endloszugmittel 4, etwa eine Kette 5, angeordnet Das Druckstück 3 weist ein Zentrum 6 auf, um das es im Betrieb rotiert. Eine Feder-Dämpfereinheit 7 hält das Druckstück 3 in Position.
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Eigentlich ist ein erstes Druckstück 8 und ein zweites Druckstück 9 sowie ein erstes Zusatzdruckstück 10 und ein zweites Zusatzdruckstück 11 vorhanden. Das erste Druckstück 8 und das erste Zusatzdruckstück 10 drücken auf ein Lostrum 12 des Endloszugmittels 4, wohingegen das zweite Druckstück 9 und das zweite Zusatzdruckstück 2 auf ein Zugtrum 13 des Endloszugmittels 4 drücken.
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Eine Winkelfestlegvorrichtung 14 ist zwischen der Feder-Dämpfereinheit 7 des ersten Druckstücks 8 und des ersten Zusatzdruckstücks 10 sowie der Feder-Dämpfereinheit 7 des zweiten Druckstücks 9 und des zweiten Zusatzdruckstücks 11 vorhanden. Die beiden Feder-Dämpfereinheiten 7 auf der Lostrum- bzw. Zugtrumseite sind über eine in 7 dargestellte Befestigungsvorrichtung 15, umfassend eine Schraube 16 und eine Mutter 17 an einem nicht dargestellten Gehäuse/Motorblock winkelveränderlich befestigt.
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Die Auswirkung der Winkelfestlegvorrichtung 14 wird in Zusammenschau der 6 bis 8 verständlich. So weist die Winkelfestlegvorrichtung 14, wie dort klar erkennbar, zwei bogenförmige Stäbe 18 auf. Der eine Stab 18 weist einen Schlitz 19 auf, wohingegen der andere Stab 18 ein Durchgangsloch 20 nach Art einer Bohrung aufweist. Ein Fixationselement 21 (siehe 8) kann in das Durchgangsloch 20 und den Schlitz 19 der Stäbe 18 eingesetzt werden, um unter Nutzung einer sägezahnartigen Ausprägung der Innenseite des Schlitzes 19, oder einer Riffelung, die Position des einen armartigen Stabes 18 zum anderen armartigen Stab 18 festlegen. Der Schlitz 19 weist also eine Formschlusserleichterungskontur 22 auf. Diese Formschlusserleichterungskontur 22 kann nach Art einer Sägeverzahnung oder einer Riffelung ausgeführt sein.
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In 6 ist die Winkelfestiegvorrichtung 14 zwischen einem festen, unnachgiebigen Stab/Arm 23 und einer Federdämpfereinheit 7 angebracht.
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Die Feder-Dämpfereinheit 7 ist auch gut in 5 zu erkennen. Dort ist das Vorhandensein eines Kolbens 24, in einem Zylinder 25 zu erkennen. Ein Ende des Kolbens 24 ist dabei in Anlage mit einer Feder 26. Ein Fluid 27 ist dabei im Zylinder 25 zum Dämpfen einer Ein- und/oder Ausfahrbewegung des Kolbens 24 vorhanden. In 5 ist auch das Vorhandensein eines äußeren Endloszugmittelkontaktrings 28 zu erkennen. Radial weiter innen ist ein innerer Lagerkontaktring 29 vorhanden. Dazwischen sind Wälzkörper 30 vorhanden. Die Wälzkörper 30 sind nach Art von Nadeln ausgebildet.
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In den 13 und 14 ist diese Anordung genauso zu erkennen, wie die Tatsache, dass dort auf der Außenseite Kunststoffhülsen 31 vorhanden sind. Radial am weitesten innen, zentrisch, ist ein Bolzen 32 vorhanden. Auf der Außenseite der Hülse 31 ist eine Nut/Kerbe 33 vorhanden, die konkav gerundet oder eckig mit axialendseitig vorhandenen und/oder radial abstehenden Flanschen 34 ausgebildet sein kann.
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Zurückkommend auf 1 ist ein antreibendes Zahnrad 35 und ein angetriebenes Zahnrad 36 referenziert. Die in 1 dargestellte Kettenspannerausgestaltung mit Nadellagern/Hülsenlagern und hydraulischem Feder-Dämpfern 7 auf jeder (Los- und Zugtrum-)Seite des Endloszugmittels, hat sich als besonders effizient herausgestellt. Die hydraulischen Feder-Dämpferarme dienen als Dämpfer und Spanner. Keine weiteren Spanner werden benötigt.
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In 2 wird auf der Seite des Zugtrums 13, bei der dort dargestellten Ausführungsform, auf Feder-Dämpfereinheiten verzichtet und stattdessen starre Stäbe/Arme 23 eingesetzt.
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In 3 ist an jedem Zusatzdruckstück 10 und 11 eine Feder-Dämpfereinheit 7 vorhanden, wohingegen an den beiden ersten und zweiten Druckstücken 8 und 9 starre Stäbe/Arme 23 vorhanden sind.
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In 4 ist nur an einem einzigen Zusatzdruckstück, nämlich dem ersten Zusatzdruckstück 10 eine Feder-Dämpfereinheit 7 vorhanden, wobei an allen anderen Druckstücken in Summe drei starre Stäbe/Arme 23 vorhanden sind.
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In den 9 und 10 ist der Einsatz von wieder entfernbaren (Kunststoff-)Hülsen 31 visualisiert. Nur auf der Lostrumseite werden Feder-Dämpfereinheiten 7 eingesetzt.
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Die Plattenartigkeit von Führungsbauteilen 37 ist den 11 und 12 zu entnehmen. Diese Führungsbauteile 37 stellen ein rollendes Inkontaktgelangen sicher, so dass die Kette nicht vom äußeren Endloszugmittelkontaktring 28 oder einem dort vorhandenen Hülsenbauteil herunterrutschen kann.
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In 14 ist eine besondere Ausführungsform dargestellt. Je eine Feder-Dämpfereinheit 7 kontaktiert dabei ein erstes Druckstück 8 und ein zweites Druckstück 9. Eine weitere Feder-Dämpfereinheit 7 kontaktiert ein erstes Zusatzdruckstück 10 und ein zweites Zusatzdruckstück 11. Eine Basisplatte 38 stellt dabei die Verbindung zwischen der Feder-Dämpfereinheit 7 und einem nicht dargestellten Gehäuse/Motorblock sicher.
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Dies ist in 16 auch im vergrößerten Maßstab zu erkennen.
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Die Feder-Dämpfereinheit ist selbst aktuiert. Sie braucht keinen externen Druck. Eine Notwendigkeit für zusätzliche Ölzufuhrleitungen besteht genauso wenig, wie für Ventile. Ein einfaches Starten der Verbrennungskraftmaschine ist die Folge. Selbst in einer sog. „trank phase” ist das System gut funktionierend. Eine Vibrationsweitergabe von dem einen Trum zum anderen Trum wird vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zugmitteltrieb
- 2
- Zugmittelspanner
- 3
- Druckstück
- 4
- Endloszugmittel
- 5
- Kette
- 6
- Zentrum
- 7
- Feder-Dämpfereinheit
- 8
- erstes Druckstück
- 9
- zweites Druckstück
- 10
- erstes Zusatzdruckstück
- 11
- zweites Zusatzdruckstück
- 12
- Lostrum
- 13
- Zugtrum
- 14
- Winkelfestlegvorrichtung
- 15
- Befestigungsvorrichtung
- 16
- Schraube
- 17
- Mutter
- 18
- Stab
- 19
- Schlitz
- 20
- Durchgangsloch
- 21
- Fixationselement
- 22
- Formschlusserleichterungskontur
- 23
- Stab/Arm
- 24
- Kolben
- 25
- Zylinder
- 26
- Feder
- 27
- Fluid
- 28
- äußerer Endloszugmittelkontaktring
- 29
- innerer Lagerkontaktring
- 30
- Wälzkörper
- 31
- Hülse
- 32
- Bolzen
- 33
- Nut/Kerbe
- 34
- Flansch
- 35
- antreibendes Zahnrad
- 36
- angetriebenes Zahnrad
- 37
- Führungsbauteil
- 38
- Basisplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2395261 A1 [0002, 0005]
- EP 2679862 A1 [0002]
- EP 2679863 A1 [0002]
- US 2008/0070731 A1 [0003, 0005]
