DE102017127810A1 - Clamping device with adjusting device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere für eine Steuerkette eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse, einem in einer Kolbenbohrung des Spannergehäuses geführten Spannkolben, und einer Nachstelleinrichtung zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens, wobei die Nachstelleinrichtung ein an dem in Spannrichtung vorderen Bereich des Spannkolbens angeordnetes Rastprofil und ein in das Rastprofil eingreifendes Rastelement umfasst. Das Rastelement ist dabei als geschlitzter Rastring ausgebildet und das Rastprofil des Spannkolbens weist an dem in Spannrichtung vorderen Ende eine Einführungsnut auf, in der bei einer Montage des Spannkolbens in die Kolbenbohrung der Rastring (36) verliersicher und komprimierbar angeordnet ist. Die Kolbenbohrung des Spannergehäuses weist an dem in Spannrichtung vorderen Ende einen flachen Einführungskonus mit einem Neigungswinkel zur Kolbenbohrung von 5° bis 25° auf, bevorzugt einen Neigungswinkel zwischen 10° und 20°, um bei der Montage des Spannkolbens in die Kolbenbohrung mittels einer Kraft auf den Spannkolben den Rastring in der Einführungsnut zu zentrieren und zu komprimieren sowie den so in der Einführungsnut angeordneten Rastring in die Kolbenbohrung einzuführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kettentrieb, insbesondere einen Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors, mit einer solchen Spannvorrichtung.The present invention relates to a tensioning device, in particular for a timing chain of an internal combustion engine, with a tensioner housing, a guided in a piston bore of the tensioner housing clamping piston, and an adjusting device for gradually adjusting the working range of the clamping piston, wherein the adjusting device on the front in the clamping direction of the clamping piston arranged latching profile and engaging in the locking profile locking element comprises. The locking element is formed as a slotted locking ring and the locking profile of the clamping piston has at the front end in the clamping direction an insertion groove, in which during assembly of the clamping piston in the piston bore of the locking ring (36) is arranged captive and compressible. The piston bore of the tensioner housing has at the front end in the clamping direction a flat insertion cone with an angle of inclination to the piston bore of 5 ° to 25 °, preferably an inclination angle between 10 ° and 20 °, in order to mount the clamping piston in the piston bore by means of a force center and compress the locking piston in the insertion groove of the tensioning piston and to introduce the locking ring thus arranged in the insertion groove into the piston bore. Furthermore, the invention relates to a chain drive, in particular a timing chain drive of an internal combustion engine, with such a tensioning device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere für eine Steuerkette eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse, einem in einer Kolbenbohrung des Spannergehäuses geführten Spannkolben, und einer Nachstelleinrichtung zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens, wobei die Nachstelleinrichtung ein an dem in Spannrichtung vorderen Bereich des Spannkolbens angeordnetes Rastprofil und ein in das Rastprofil eingreifendes Rastelement umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kettentrieb, insbesondere einen Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors, mit einer solchen Spannvorrichtung.The present invention relates to a tensioning device, in particular for a timing chain of an internal combustion engine, with a tensioner housing, a guided in a piston bore of the tensioner housing clamping piston, and an adjusting device for gradually adjusting the working range of the clamping piston, wherein the adjusting device on the front in the clamping direction of the clamping piston arranged latching profile and engaging in the locking profile locking element comprises. Furthermore, the invention relates to a chain drive, in particular a timing chain drive of an internal combustion engine, with such a tensioning device.
Derartige Spannvorrichtungen sind in der Technik weit verbreitet und werden insbesondere als Kettenspanner in Steuerkettentrieben von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Diese Spannvorrichtungen umfassen in aller Regel ein Gehäuse mit einer Kolbenbohrung, in der ein mittels einer Druckfeder vorgespannter Spannkolben angeordnet ist. Der üblicherweise hohlzylindrische Spannkolben bildet mit der Kolbenbohrung des Gehäuses einen Druckraum aus, der zur Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist. Dieser Druckraum steht über ein Rückschlagventil mit einem Hydraulikkreislauf, beispielsweise dem Motorölkreis des Verbrennungsmotors, in Verbindung, um das aus dem Druckraum entweichende Hydraulikfluid, das über einen zwischen Kolben und Spannkolben ausgebildeten Leckagespalt oder eine entsprechende Entlüftungsbohrung aus dem Druckraum austritt, zu ersetzen. Bekannte Spannvorrichtungen weisen häufig Nachstelleinrichtungen in Form von Rastmechanismen auf, die einen freien Arbeitsbereich des Spannkolbens zwischen einer Blockier- und Überspringposition definieren, wodurch ein zu tiefes Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung, beispielsweise beim Starten des Verbrennungsmotors, an der Blockierposition verhindert, aber eine Nachstellung des Arbeitsbereichs des Spannkolbens, beispielsweise beim Kettenverschleiß, ermöglicht wird.Such tensioning devices are widely used in the art and are used in particular as chain tensioners in timing chain drives of internal combustion engines. As a rule, these clamping devices comprise a housing with a piston bore in which a tensioning piston prestressed by means of a compression spring is arranged. The usually hollow cylindrical clamping piston forms with the piston bore of the housing a pressure chamber which is filled to dampen the retraction movement of the clamping piston with a hydraulic fluid. This pressure chamber is connected via a check valve to a hydraulic circuit, for example the engine oil circuit of the internal combustion engine, in order to replace the hydraulic fluid escaping from the pressure chamber, which leaks out of the pressure chamber via a leakage gap formed between piston and clamping piston or a corresponding venting bore. Known tensioning devices often have adjusting devices in the form of latching mechanisms which define a free working range of the tensioning piston between a blocking and skipping position, whereby too deep retraction of the tensioning piston into the piston bore, for example when starting the internal combustion engine, prevents the blocking position, but an adjustment the working range of the tensioning piston, for example when chain wear, is made possible.
Herkömmliche Nachstelleinrichtungen für solche Spannvorrichtungen weisen am Spannkolben eine seitliche Rastierung auf, die mit einem entsprechenden Rastelement zusammenwirkt. Das in radialer Richtung des Spannkolbens vorgespannte Rastelement ermöglicht über die, durch die starke Vorspannung des Federelements aufgebrachte Kraft, ein Überspringen des Spannkolbens in Spannrichtung und verhindert gleichzeitig bei relativ harten und kräftigen Schwingungsschlägen ein zu weites Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung des Gehäuses. Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der
Demgegenüber weist der Spannkolben des in der
Auch die Druckschrift
Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist aus der
Herkömmliche Spannvorrichtungen mit Nachstelleinrichtungen zur Begrenzung der Einfahrbewegung des Spannkolbens in das Spannergehäuse sind weit verbreitet und haben sich im Einsatz bewährt. Dabei sind die entsprechenden Konstruktionen der Nachstelleinrichtungen stabil konstruiert, um über die Lebensdauer der Spannvorrichtung eine sichere Funktion zu gewährleisten. Neben einer speziellen, auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Konstruktion des Rastelements, mit entsprechend hohen Kosten für das Biegen besonderer Drahtspangen in kleinen Stückzahlen, ist auch die Nacharbeitung des Spannergehäuses zur Einbringung notwendiger Zugriffsöffnungen durch zusätzliche Bearbeitungs- und Handlungsschritte sehr arbeits- und kostenintensiv. Neben der individuellen und teuren Herstellung der notwendigen Komponenten, sind bei herkömmlichen Spannvorrichtungen darüber hinaus eine aufwändige, fehleranfällige Montage der Nachstelleinrichtung sowie das Vorsehen einer Transportsicherung üblich.Conventional clamping devices with adjusting devices for limiting the retraction movement of the clamping piston in the tensioner housing are widely used and have proven themselves in the field. The corresponding constructions of the adjusting devices are stably constructed to ensure a safe function over the life of the clamping device. In addition to a special, tailored to the particular application construction of the locking element, with correspondingly high costs for bending special wire braces in small numbers, the reworking of the tensioner housing for introducing necessary access openings by additional processing and action steps is very labor-intensive and costly. In addition to the individual and expensive production of the necessary components, a complex, error-prone mounting of the adjusting device and the provision of a transport lock are also common in conventional fixtures beyond.
Die Vielfalt der im Stand der Technik bekannten Spannvorrichtungen ermöglicht den Einsatz von Spannvorrichtungen mit Nachstelleinrichtungen, die mit einer entsprechenden Ausführungsform auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgerichtet sind. Neben den hierzu notwendigen individuellen Spannerkonzepten und dem komplexen Aufbau der Nachstelleinrichtung, sowie dem sich daraus ergebenden Aufwand bei der Herstellung und der Montage der Komponenten, besteht durch die fortschreitende Innovation von Verbrennungsmotoren im Bereich der Automobilindustrie ein kontinuierlicher Entwicklungsdruck zur Verbesserung und Optimierung von Komponenten sowie ihrer Einbindung in immer komplexere Verbrennungsmotoren. Weiter werden in der Automobilindustrie hydraulisch betätigte Spannvorrichtungen für entsprechende Motorreihen entwickelt, so dass sich im Hinblick auf relativ hohe Stückzahl beständig eine Notwendigkeit ergibt, die bestehenden Konstruktionen zu optimieren. Darüber hinaus wirken Spannvorrichtungen aktiv auf den Steuertrieb oder andere Aggregattriebe des Verbrennungsmotors und beeinflussen über die Reibung in den Antrieben die Energiebilanz des Verbrennungsmotors negativ, deren Optimierung jedoch eine beständige Aufgabe der Automobilhersteller und deren Zulieferer darstellt.The variety of known in the art tensioning devices allows the use of jigs with adjusting devices, which are aligned with a corresponding embodiment to the particular application. In addition to the necessary individual tensioner concepts and the complex structure of the adjusting device, as well as the resulting effort in the manufacture and assembly of components, there is a continuous development pressure to improve and optimize components and their by the progressive innovation of internal combustion engines in the automotive industry Integration into increasingly complex internal combustion engines. Further, in the automotive industry, hydraulically-actuated jigs are being developed for corresponding engine series, so that there is a constant need for optimizing the existing designs in view of the relatively large number. In addition, tensioning devices actively act on the timing drive or other aggregate drives of the internal combustion engine and negatively influence the energy balance of the internal combustion engine via the friction in the drives, but their optimization represents a constant task of the automobile manufacturers and their suppliers.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung mit einer Nachstelleinrichtung bereitzustellen, deren Konstruktion bei einer sicheren Funktion durch einen möglichst einfachen Aufbau und Montage der Spannvorrichtung, einer kostengünstigen Herstellung und Produktion sowie einen energiesparenden Betrieb ermöglicht.The present invention is therefore an object of the invention to provide a clamping device with an adjusting device, the construction of a safe operation by the simplest possible design and installation of the clamping device, a cost-effective production and production and energy-saving operation allows.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Spannvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Rastelement als geschlitzter Rastring ausgebildet ist, das Rastprofil des Spannkolbens an dem in Spannrichtung vorderen Ende eine Einführungsnut aufweist, in der bei einer Montage des Spannkolbens in die Kolbenbohrung der Rastring vollständig verliersicher und komprimierbar angeordnet ist, und die Kolbenbohrung des Spannergehäuses an dem in Spannrichtung vorderen Ende einen flachen Einführungskonus mit einem Neigungswinkel zur Kolbenbohrung von 5° bis 30° aufweist, bevorzugt einen Neigungswinkel zwischen 10° und 25°, um bei der Montage des Spannkolbens in die Kolbenbohrung mittels einer Kraft auf den Spannkolben den Rastring in der Einführungsnut zu zentrieren und zu komprimieren sowie den so in der Einführungsnut angeordneten Rastring in die Kolbenbohrung einzuführen. Der zumindest überwiegend kreisförmig ausgebildete geschlitzte Rastring wird beim Zusammenbau der Spannvorrichtung durch den flachen Einführungskonus axial und radial in der Einführungsnut zentriert, um so ein Verkanten oder eine Beschädigung des geschlitzten Rastrings zu verhindern. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Sicherungsringen, die als Teil einer Transportsicherung den Spannkolben einmalig in einer Transport- und Montagestellung in der Kolbenbohrung fixieren, ist der hier als Rastelement der Nachstelleinrichtung eingesetzte geschlitzte Rastring für eine kontinuierliche Nutzung über die gesamte Lebensdauer der Spannvorrichtung ausgebildet, und nicht nur für einen lediglich einmaligen Einsatz, so dass eine mögliche Fehlfunktion und Ausfall während der Betriebsdauer der Spannvorrichtung durch die optimierte, beschädigungsfreie Anordnung des geschlitzten Rastrings in der Einführungsnut vermieden wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Nachstelleinrichtungen, bei denen sich ein als Rastspange ausgebildetes Rastelement über entsprechende Ausschnitte im Spannergehäuse nach außen erstreckt, oder bei denen sich über entsprechende Ausschnitte im Spannergehäuse das in der Kolbenbohrung angeordnete Rastelement von außen zur Montage des Spannkolbens gegriffen und entspannt werden kann, ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spannvorrichtung im Bereich der Kolbenbohrung, zumindest an dessen spannseitigen Ende, eine rotationssymmetrische Ausbildung des Spannergehäuses, sowie die Verwendung eines einfachen ringförmigen Rastelements ohne zusätzlich angebrachte Biegungen. Durch die maximal ausgenutzte Kontaktfläche zwischen den Rastpartnern ergibt sich eine optimale Kraftverteilung in der Blockierposition.This object is achieved in a generic clamping device according to the invention in that the locking element is formed as a slotted locking ring, the locking profile of the clamping piston at the front end in the clamping direction has an insertion, in which during assembly of the clamping piston in the piston bore of the locking ring completely captive and compressible is arranged, and the piston bore of the tensioner housing at the front end in the clamping direction has a flat insertion cone with an inclination angle to the piston bore of 5 ° to 30 °, preferably an angle of inclination between 10 ° and 25 ° in order to install the clamping piston in the piston bore means a force on the clamping piston to center the locking ring in the insertion groove and to compress and to introduce the thus arranged in the insertion groove locking ring in the piston bore. The slotted locking ring, which is at least predominantly circular in shape, is axially and radially centered in the insertion groove during assembly of the tensioning device by the flat insertion cone so as to prevent tilting or damage of the slotted locking ring. In contrast to the known from the prior art circlips that fix as a part of a transport lock the clamping piston once in a transport and mounting position in the piston bore, which is used here as a locking element of the adjusting slotted locking ring for continuous use over the entire life of Tensioning device formed, and not only for a single use, so that a possible malfunction and failure during the period of operation of the clamping device is avoided by the optimized, damage-free arrangement of the slotted locking ring in the insertion groove. In contrast to conventional adjusting devices, in which a locking element designed as a locking clasp extends over corresponding cutouts in the tensioner housing to the outside, or which can be gripped and relaxed via corresponding cutouts in the tensioner housing arranged in the piston bore locking element from the outside for mounting the tensioning piston, enables the inventive design of the tensioning device in the region of the piston bore, at least at the clamping end, a rotationally symmetrical design of the tensioner housing, and the use of a simple annular locking element without additional bends attached. The maximum utilized contact area between the locking partners results in an optimal power distribution in the blocking position.
Das zumindest im Bereich der Kolbenbohrung rotationssymmetrisch ausgebildete Spannergehäuse kann kostengünstig als Drehteil hergestellt werden, wobei auf einseitige Ausschnitte zur Durchführung von oder Eingriff in Rastelemente, die in einem separaten zeitintensiven Arbeitsschritt eingepasst werden müssen und zusätzlich ein nachgelagertes Entgraten erforderlich machen, verzichtet werden kann. Der flache Einführungskonus, der über den geringe Neigungswinkel zur Kolbenbohrung von 5° bis 30° ein in axialer und radialer Richtung gleichmäßiges Komprimieren und Zentrieren des Rastrings in der Einführungsnut ermöglicht, ist im Übergang der Kolbenbohrung zur spannseitigen Stirnseite des Spannergehäuses angeordnet und entsprechend als Außenkonus ausgebildet, der sich entgegen der Spannrichtung verjüngt. Dabei sitzt der kreisabschnittsförmig ausgebildete geschlitzte Rastring vor der Montage des Spannkolbens in die Kolbenbohrung locker in der Einführungsnut, die angrenzend an den spannseitigen Kopf des Spannkolbens angeordnet ist und entgegen der Spannrichtung in das Rastprofil übergeht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Nachstelleinrichtungen wird bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung bei der Montage des Spannkolbens ausschließlich eine Kraft auf den Spannkolben aufgebracht, ohne eine zusätzliche mechanische Einwirkung auf das Rastelement zu erfordern oder die einzelnen Teile der Nachstelleinrichtung vorher ausrichten zu müssen.The at least in the region of the piston bore rotationally symmetrical tensioner housing can be inexpensively manufactured as a rotating part, which can be on one-sided cutouts for performing or engaging in locking elements, which must be fitted in a separate time-consuming operation and in addition require a downstream deburring can be dispensed with. The flat introduction cone, which allows a low in the axial and radial direction uniform compression and centering of the locking ring in the insertion via the low inclination angle to the piston bore of 5 ° to 30 °, is arranged in the transition of the piston bore to the clamping side end of the tensioner housing and formed accordingly as an outer cone which tapers against the tension direction. Here sits the circular section-shaped slotted Locking ring prior to assembly of the clamping piston in the piston bore loosely in the insertion groove, which is arranged adjacent to the tension-side head of the clamping piston and merges against the clamping direction in the locking profile. In contrast to conventional adjusting devices, only a force is applied to the clamping piston in the clamping device according to the invention during assembly of the clamping piston without requiring additional mechanical action on the locking element or to align the individual parts of the adjusting previously.
Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass die Tiefe der Einführungsnut größer ist als die radiale Ringstärke des Rastrings abzüglich der Breite des Spalts zwischen dem Spannkolben und der Kolbenbohrung. Eine derartige Tiefe der Einführungsnut ermöglicht ein problemloses und hindernisfreies Einführen des in der Einführungsnut angeordneten Rastrings in die Kolbenbohrung. Als Ringstärke ist dabei die Materialstärke des Rastrings in radialer Richtung zu verstehen, d.h. der Durchmesser eines Runddrahtmaterials oder die radiale Bandstärke bei einem rechteckförmigen Material. Da der Grund der Einführungsnut nicht notwendigerweise in axialer Richtung eben, bzw. parallel zur Zylinderumfangsfläche sein muss, sonder beispielsweise eine an den Rastring angepasste Form aufweist, ist unter der Tiefe der Einführungsnut die maximale Tiefe der Einführungsnut in radialer Richtung zu verstehen. Weiter bezieht sich die Tiefe der Einführungsnut dabei auf die ungestörte Zylinderumfangsfläche des Spannkolbens, die gleichzeitig auch den Spalt gegenüber der ungestörten Kolbenbohrung bestimmt. Bevorzugt kann die Tiefe der Einführungsnut zwischen dem 1,0-fachen und dem 2,65-fachen der variablen Ringstärke des Rastrings betragen. In diesem Bereich ist sowohl eine Beschädigung des geschlitzten Rastrings bei der Montage des Spannkolbens in die Kolbenbohrung ausgeschlossen noch ist eine Formänderung des geschlitzten Rastrings durch ein zu starkes Komprimieren des Rastrings möglich.An expedient embodiment provides that the depth of the insertion groove is greater than the radial ring thickness of the locking ring minus the width of the gap between the clamping piston and the piston bore. Such a depth of the insertion groove allows easy and obstacle-free insertion of the arranged in the insertion groove locking ring in the piston bore. The ring thickness is to be understood as meaning the material thickness of the locking ring in the radial direction, i. the diameter of a round wire material or the radial strip thickness in a rectangular material. Since the base of the insertion groove does not necessarily have to be flat in the axial direction, or parallel to the cylinder peripheral surface, but for example has a shape adapted to the locking ring, the depth of the insertion groove is to be understood as the maximum depth of the insertion groove in the radial direction. Further, the depth of the insertion groove refers to the undisturbed cylinder peripheral surface of the clamping piston, which also determines the gap against the undisturbed piston bore at the same time. Preferably, the depth of the insertion groove may be between 1.0 times and 2.65 times the variable ring thickness of the locking ring. In this area, both damage to the slotted locking ring during assembly of the clamping piston is excluded in the piston bore still is a change in shape of the slotted locking ring by over-compressing the locking ring possible.
Eine günstige Ausbildung sieht vor, dass der geschlitzte Rastring als ein Runddrahtring ausgebildet und aus einem Federdrahtstahl hergestellt ist, bevorzugt ein herkömmlicher Runddrahtsprengring ist. Ein Runddrahtring ermöglicht eine einfache Biegung und die Herstellung aus Federstahl die notwendigen Eigenschaften des geschlitzten Rastrings, um im Betrieb mit einer zumindest leichten Vorspannung auf dem Rastprofil aufzusitzen, aber nur locker in der Einführungsnut angeordnet zu sein, um trotz einer Einführung über die spannseitige Öffnung der Kolbenbohrung entsprechend zur Nachstellung des Arbeitsbereiches über das Rastprofil geschoben zu werden. Die Herstellung von Runddrahtringen aus Federstahl ist in der Technik gut bekannt und wird für die Herstellung herkömmlicher Runddraht-Sprengringe genutzt. In vorteilhafter Weise kann dabei direkt ein nach DIN 7993 hergestellter herkömmlicher Runddraht-Sprengring genutzt werden, der im Gegensatz zu den in relativ geringen Stückzahlen hergestellten anwendungsbezogenen Rastringen ausgesprochen kostengünstig bereit gestellt werden kann. Der Drahtdurchmesser der für eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in Frage kommenden Runddraht-Sprengringe beträgt zwischen 0,6 bis 2,0 mm, bevorzugt zwischen 0,8 bis 1,3 mm, und idealerweise 1,0 mm. Bei kleinem Drahtdurchmesser steigt dabei die Gefahr an, dass sich die geschlitzten Rastringe bereits beim Handling in der Montagevorbereitung verbiegen, während bei größeren Durchmessern mit der Steifigkeit des Rastrings die bei der Montage des Spannkolbens aber auch bei der Nachstellung des Arbeitsbereiches benötigte Kraft auf den Spannkolben stark ansteigt, zusätzlich zu der Problematik, dass mit größeren Durchmessern auch der radiale Bauraum ansteigt und sich damit auch die Abmessung der Spannvorrichtung vergrößern.A favorable design provides that the slotted locking ring is formed as a round wire ring and made of a spring wire steel, preferably a conventional Runddrahtsprengring is. A round wire ring allows a simple bend and the manufacture of spring steel, the necessary properties of the slotted locking ring to sit in operation with an at least slight bias on the locking profile, but to be arranged loosely in the insertion, in spite of an introduction on the tension-side opening of the Piston bore to be pushed according to the adjustment of the work area on the locking profile. The production of round wire rings made of spring steel is well known in the art and is used for the production of conventional round wire snap rings. Advantageously, a conventional round wire snap ring manufactured according to DIN 7993 can be used directly, which can be provided in a very cost-effective manner, in contrast to the application-related locking rings produced in relatively small numbers. The wire diameter of the round wire snap rings in question for a tensioning device according to the invention is between 0.6 to 2.0 mm, preferably between 0.8 to 1.3 mm, and ideally 1.0 mm. With small wire diameter increases the risk that the slotted locking rings already bend during handling in the assembly preparation, while larger diameters with the rigidity of the locking ring required during assembly of the clamping piston but also in the adjustment of the working area force on the clamping piston strong increases, in addition to the problem that with larger diameters and the radial space increases and thus increase the size of the clamping device.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die unbelastete Öffnungsweite des geschlitzten Rastrings das 1,5 bis 5,0-fache, bevorzugt das 2,5 bis 4,0-fache der radialen Ringstärke des Rastrings beträgt. Je geringer die unbelastete Öffnungsweite des geschlitzten Rastrings, und damit je größer der geschlossene kreisabschnittsförmige Umfang des Rastrings desto gleichmäßiger lässt sich der geschlitzte Rastring bei der Montage des Spannkolbens durch den flachen Einführungskonus in der Einführung zentrieren und desto gleichmäßiger erfolgt die Bewegung des geschlitzten Rastrings auf dem Rastprofil zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens. Hierbei ist es sinnvoll, dass die unbelastete Öffnungsweite nicht über das 5-fache bzw. das 4-fache der radialen Ringstärke des Rastrings hinaus geht, um diese Funktion des geschlitzten Rastrings nicht negativ zu beeinflussen. Bei Nutzung herkömmlicher Runddraht-Sprengringe nach DIN 7993 betragen die üblichen Toleranzen für den unbelasteten Außendurchmesser des Runddraht-Sprengrings +/- 0,3 mm, so dass bei einem geeigneten Runddraht-Sprengring für eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung die Öffnungsweite zwischen etwa 3,0 mm und maximal 9,0 mm beträgt.A further embodiment provides that the unloaded opening width of the slotted locking ring is 1.5 to 5.0 times, preferably 2.5 to 4.0 times the radial ring thickness of the locking ring. The smaller the unloaded opening width of the slotted locking ring, and thus the larger the closed circular section circumference of the locking ring the more uniformly can the slotted locking ring center during assembly of the clamping piston by the flat insertion cone in the introduction and the more uniform the movement of the slotted locking ring on the Locking profile for the stepwise adjustment of the working area of the tensioning piston. In this case, it makes sense that the unloaded opening width does not exceed 5 times or 4 times the radial ring thickness of the locking ring in order not to negatively influence this function of the slotted locking ring. When using conventional round wire snap rings according to DIN 7993, the usual tolerances for the unloaded outer diameter of the round wire snap ring +/- 0.3 mm, so that in a suitable round wire snap ring for a clamping device according to the invention, the opening width between about 3.0 mm and maximum 9.0 mm.
Eine besondere Variante der erfindungsmäßen Spannvorrichtung sieht vor, dass die Länge des flachen Einführungskonus in Längsrichtung der Kolbenbohrung größer ist als die Ringstärke des Rastrings, bevorzugt zwischen dem 1,5 und 5,0-fachen der radialen Ringstärke des Rastrings beträgt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige, langsame Zentrierung des Rastrings bis zur sicheren Komprimierung des Rastrings in der Einführungsnut.A particular variant of the inventive clamping device provides that the length of the flat insertion cone in the longitudinal direction of the piston bore is greater than the ring thickness of the locking ring, preferably between 1.5 and 5.0 times the radial ring thickness of the locking ring. This allows a smooth, slow centering of the locking ring to secure compression of the locking ring in the insertion groove.
Eine sinnvolle Ausführungsform sieht vor, dass das Rastprofil des Spannkolbens mehrere Rastnuten aufweist, wobei zwischen der in Spannrichtung am vorderen Ende des Spannkolbens angeordneten Einführungsnut und einer ersten angrenzenden Rastnut ein flacher Aktivierungskonus vorgesehen ist, mit einem Neigungswinkel zur Spannkolbenachse von 10° bis 30°, bevorzugt einem Neigungswinkel von 15° und 25°. Die am Umfang des Spannkolbens umlaufenden Rastnuten zur Nachstellung des Arbeitsbereichs weisen eine dem geschlitzten Rastring angepasste Profilierung auf, wobei bei einem Einsatz eines Runddrahtrings das spannseitige Ende der Rastnut kreisabschnittsförmig ausgebildet ist und eine Tiefe aufweist, die in etwa der viertel bis halben radialen Ringstärke des Rastrings entspricht. Am gegenüberliegenden Ende in Einfahrrichtung des Spannkolbens ist ein Nachstellkonus ausgebildet, der sich von dem kreisabschnittsförmigen Tiefenbereich der Rastnut bis zur ungestörten Zylinderumfangsfläche des Spannkolbens erstreckt und ein Aufweiten des geschlitzten Rastrings und Überrutschen in die nachfolgende Rastnut zur schrittweisen Nachstellung des Arbeitsbereichs des Spannkolbens ermöglicht. Der Aktivierungskonus kann sich dabei teilweise oder auch vollständig über den Grund der Einführungsnut erstrecken. A useful embodiment provides that the locking profile of the clamping piston has a plurality of locking grooves, wherein between the clamping direction in the front end of the clamping piston arranged insertion groove and a first adjacent locking groove a flat activation cone is provided, with an inclination angle to the clamping piston axis of 10 ° to 30 °, preferably an inclination angle of 15 ° and 25 °. The circumferential on the circumference of the clamping piston locking grooves for adjustment of the working area have a slotted locking ring adapted profiling, wherein when using a round wire ring, the clamping side end of the locking groove is circular section-shaped and has a depth in about the quarter to half radial ring thickness of the locking ring equivalent. At the opposite end in the retraction of the clamping piston an adjusting cone is formed, which extends from the circular portion-shaped depth range of the locking groove to undisturbed cylinder peripheral surface of the clamping piston and allows widening of the slotted locking ring and slipping in the subsequent locking groove for the stepwise adjustment of the working range of the clamping piston. The activation cone may extend partially or completely over the bottom of the insertion groove.
Zwischen der in Spannrichtung am vorderen Ende des Spannkolbens angeordneten Einführungsnut und den Rastnuten kann ein flacher Aktivierungskonus vorgesehen, der bei der Inbetriebnahme der Spannvorrichtung ein gleichmäßiges und radial zentriertes Aufweiten des Rastrings und ein Einrasten des Rastrings in die erste Rastnut des Rastprofils ermöglicht. Nach dem Lösen einer Transportsicherung, beispielsweise eines am Einfahrende des Spannkolbens in einem Sicherungsprofil angeordneter Sicherungsring, drückt eine, in der Kolbenbohrung zwischen Spannergehäuse und Spannkolben angeordnete Druckfeder, den Spannkolben aus der Kolbenbohrung, wobei der locker in der Einführungsnut angeordnete Rastring von einem Vorsprung der der spannseitigen Nutwand einer Umfangsnut in der Kolbenbohrung über den flachen Aktivierungskonus geschoben wird, wobei der geschlitzte Rastring an dem flachen Aktivierungskonus radial zentriert sowie gegen eine Vorspannung des Rastrings aufgeweitet, um so in die erste Rastnut des Rastprofils zu gleiten. Hierbei ist zu beachten, dass die Distanz zwischen der, dem Rastkolben zugewandte Kante der spannseitigen Nutwand und dem Außendurchmesser der Rastkontur des Kolbens nicht größer als 25% des Rastringdurchmessers sein darf. Da der Neigungswinkel des flachen Aktivierungskonus gegenüber der Spannkolbenachse lediglich zwischen 10° und 30° beträgt, reicht bereits eine relativ geringe Federkraft der Druckfeder aus, um den geschlitzten Rastring aus seiner Transportposition in der Einführungsnut in eine Aktivierungsposition auf einer ersten angrenzenden Rastnut des Rastprofils zu überführen.Between the arranged in the clamping direction at the front end of the clamping piston insertion groove and the locking grooves, a flat activation cone is provided which allows a uniform and radially centered expansion of the locking ring and a locking of the locking ring in the first locking groove of the locking profile during commissioning of the clamping device. After loosening a transport lock, for example, arranged at the retracting end of the clamping piston in a securing profile circlip presses a, arranged in the piston bore between tensioner housing and clamping piston compression spring, the clamping piston from the piston bore, wherein the loosely arranged in the insertion groove locking ring of a projection of the tensioned groove wall of a circumferential groove in the piston bore is pushed over the flat activation cone, wherein the slotted locking ring radially centered on the flat activation cone and expanded against a bias of the locking ring, so as to slide in the first locking groove of the locking profile. It should be noted that the distance between the, the locking piston facing edge of the clamping groove side wall and the outer diameter of the locking contour of the piston must not be greater than 25% of the locking ring diameter. Since the angle of inclination of the flat activation cone relative to the clamping piston axis is only between 10 ° and 30 °, even a relatively small spring force of the compression spring is sufficient to transfer the slotted locking ring from its transport position in the insertion groove in an activation position on a first adjacent locking groove of the locking profile ,
Zweckmäßigerweise ist am spannseitigen Ende der Kolbenbohrung nahe dem flachen Einführungskonus eine umlaufende Umfangsnut vorgesehen. Die Umfangsnut definiert zusammen mit dem in das Rastprofil eingreifenden Rastring den freien Arbeitsweg des Spannkolbens. Die am spannseitigen Ende der Umfangsnut ausgebildete Nutwand erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht oder mit einem relativ großen Winkel zur Spannkolbenachse um den auf dem Rastprofil des Spannkolbens angeordneten Rastring entgegen der Spannrichtung auf dem Rastprofil zu verschieben. Die entgegengesetzte Nutwand, d.h. die in Einfahrrichtung der Spannrichtung ausgebildeten Nutwand, weist einen Neigungswinkel zur Spannkolbenachse von 20° bis 60° auf, bevorzugt 45°, um bei einem zu weiten Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung den Rastring sicher auf dem Rastprofil zu fixieren und ein weiteres Einfahren des Spannkolbens zu verhindern. Da die Umfangsnut bei der Bewegung des Rastrings über das Rastprofil am Spannkolben auch den auf der ungestörten Zylinderumfangsfläche des Spannkolbens positionierten Rastring aufnehmen muss, ist die Tiefe der Umfangsnut gegenüber der Kolbenbohrung größer als die radiale Ringstärke des Rastrings abzüglich der Breite des Spalts zwischen Spannkolben und Kolbenbohrung, bevorzugt zwischen dem 1,0-fachen und dem 1,5-fachen der radialen Ringstärke des Rastringes.Appropriately, a circumferential circumferential groove is provided at the tension end of the piston bore near the flat introduction cone. The circumferential groove defines together with the engaging in the locking profile locking ring the free path of the clamping piston. The groove wall formed on the tension-side end of the circumferential groove extends substantially perpendicularly or at a relatively large angle to the tensioning piston axis in order to displace the locking ring arranged on the locking profile of the tensioning piston against the tensioning direction on the locking profile. The opposite groove wall, i. formed in the retraction direction of the clamping direction groove wall, has an inclination angle to the clamping piston axis of 20 ° to 60 °, preferably 45 °, to secure at a too wide retraction of the clamping piston in the piston bore the locking ring on the locking profile and further retraction of the clamping piston to prevent. Since the circumferential groove during the movement of the locking ring on the locking profile on the clamping piston must also accommodate the resting on the undisturbed cylinder peripheral surface of the clamping piston locking ring, the depth of the circumferential groove relative to the piston bore is greater than the radial ring thickness of the locking ring minus the width of the gap between clamping piston and piston bore , preferably between 1.0 times and 1.5 times the radial ring thickness of the locking ring.
Eine Modifikation sieht vor, dass die Spannvorrichtung als Einschraubspanner ausgebildet ist. Ein Einschraubspanner ist verhältnismäßig einfach als Drehteil herzustellen und benötigt keine Nachbearbeitung von unsymmetrischen Vorrichtungsteilen. Weiter ermöglicht ein Einschraubspanner eine einfache und sichere Montage der Spannvorrichtung an einem Verbrennungsmotor. Alternativ kann die Spannvorrichtung auch als Flanschspanner oder als Spannerpatrone für ein Flanschgehäuse ausgebildet sein.A modification provides that the clamping device is designed as Einschraubspanner. A Einschraubspanner is relatively easy to produce as a turned part and requires no post-processing of unbalanced device parts. Further, a Einschraubspanner allows a simple and secure installation of the clamping device on an internal combustion engine. Alternatively, the clamping device can also be designed as a flange clamp or as a tensioner cartridge for a flange housing.
Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kettentrieb, insbesondere einen Steuerkettenbetrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem Antriebskettenrad mindestens einem Abtriebskettenrad, einer das Antriebskettenrad und das mindestens eine Abtriebskettenrad miteinander verbindenden Antriebskette und einer die Antriebskette spannenden Spannvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Durch die besondere Ausgestaltung der Spannvorrichtung kann dieser Kettentrieb trotz eines einfachen und kostengünstigen Aufbaus neben seinen üblichen Funktionen zusätzlich eine sichere Vorspannung der Antriebskette mit einer sicheren Nachstellfunktionen zum schrittweisen Nachstellen des Arbeitsbereichs des Spannkolbens und zur Begrenzung der Einfahrbewegung ermöglichen. Entsprechend kann mit einem solchen System ein stark klappernder Kettentrieb sowie ein Überspringen der Antriebskette sicher verhindert werden. Darüber hinaus benötigt die erfindungsgemäße Spannvorrichtung hier lediglich eine Druckfeder mit einer geringen Federkraft, da sowohl für die Sicherung der Spannvorrichtung in einer Transportposition als auch für die Aktivierung der Nachstelleinrichtung lediglich eine geringe Federkraft notwendig ist. Im Gegensatz zu den in herkömmlichen Spannvorrichtungen eingesetzten Druckfedern mit einer Federkraft von etwa 120 N können bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ohne Einschränkung der Funktion Druckfedern eingesetzt werden, die mit einer Federkraft von 20 bis 80 N eine deutlich geringere Federvorspannung auf einen Kettentrieb aufbringen. Durch die geringere Federkraft wird auch ein Ausknicken in radialer Richtung verhindert, wodurch ein möglicher Materialabtrag an der Druckfeder bzw. der Kolbeninnenseite ausgeschlossen werden kann. Da die Reibung in einem Kettentrieb auch stark von der die Antriebskette spannenden Spannvorrichtung abhängt, kann der Einsatz einer erfindungsmäßen Spannvorrichtung in einem entsprechenden Kettentrieb zu einer Reduzierung der Reibung um bis zu 10 % führen, was eine entsprechende Kraftstoffeinsparung impliziert.Furthermore, the present invention relates to a chain drive, in particular a timing chain operation of an internal combustion engine, with a drive sprocket at least one output sprocket, the drive sprocket and the at least one output sprocket interconnecting drive chain and a drive chain exciting tensioning device according to one of the embodiment described above. Due to the special design of the clamping device of this chain drive despite a simple and inexpensive construction in addition to its usual functions in addition a secure bias of the drive chain with a safe adjustment functions for gradually adjusting the working range of the clamping piston and to limit the Enable retraction. Accordingly, with such a system, a strong rattling chain drive and skipping of the drive chain can be surely prevented. In addition, the clamping device according to the invention requires only a compression spring with a low spring force, since only a small spring force is necessary both for securing the clamping device in a transport position and for the activation of the adjusting device. In contrast to the compression springs used in conventional tensioning devices with a spring force of about 120 N compression springs can be used in the tensioning device according to the invention without limiting the function, which apply a much lower spring preload on a chain drive with a spring force of 20 to 80 N. Due to the lower spring force buckling in the radial direction is prevented, whereby a possible material removal on the compression spring and the piston inner side can be excluded. Since the friction in a chain drive also depends strongly on the tensioning the drive chain tensioning device, the use of a tensioning device according to the invention in a corresponding chain drive can lead to a reduction of friction by up to 10%, which implies a corresponding fuel economy.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, -
2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung aus1 , -
3 eine vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung aus1 , -
4 eine vergrößerte Ausschnittsansicht des spannseitigen Endes der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung aus1 , -
5a bis d Ausschnittsansichten des spannseitigen Endes der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung aus1 in unterschiedlichen Montage- und Betriebsstellungen, und -
6a und b vergrößerte Ausschnittsansicht des spannseitigen Endes der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung aus1 zur Darstellung der Funktion der Nachstelleinrichtung.
-
1 a chain drive for an internal combustion engine according to the present invention, -
2 a perspective view of the clamping device of theinvention 1 . -
3 an enlarged sectional view of the clamping device according to theinvention 1 . -
4 an enlarged sectional view of the tension-side end of the clamping device of theinvention 1 . -
5a to d sectional views of the tension-side end of the tensioning device according to theinvention 1 in different assembly and operating positions, and -
6a and b is an enlarged detail view of the tension-side end of the tensioning device according to theinvention 1 to illustrate the function of the adjusting device.
In
Auf dem gegenüberliegenden Leertrum des Kettentriebs ist eine schwenkbar angeordnete Spannschiene
Die perspektivische Seitenansicht der Spannvorrichtung
Eine vergrößerte Schnittansicht der Spannvorrichtung
Die vergrößerte Schnittansicht der Spannvorrichtung
Im spannseitigen Ende der Kolbenbohrung
Nach dem Einbau der Spannvorrichtung
Als geschlitzter Rastring
Die
Beim Verschleiß der Antriebskette
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kettentriebchain drive
- 22
- AbtriebskettenräderDriven sprockets
- 33
- Antriebskettenraddrive sprocket
- 44
- Antriebskettedrive chain
- 55
- Führungsschieneguide rail
- 66
- Spannschienetensioning rail
- 77
- Spannvorrichtungjig
- 88th
- Motorblockblock
- 99
- Andrückbereichpressing area
- 1010
- Spannergehäusetensioner housing
- 11 11
- Kolbenbohrungpiston bore
- 1212
- Spannkolbenclamping piston
- 1313
- Druckraumpressure chamber
- 1414
- Rückschlagventilcheck valve
- 1515
- Versorgungskanalsupply channel
- 1616
- Druckfedercompression spring
- 1717
- Entlüftungsbohrungvent hole
- 1818
- Spaltgap
- 1919
- Füllkörperpacking
- 2020
- Ventilsitzvalve seat
- 2121
- Transportsicherungtransport safety
- 2222
- Gewindeabschnittthreaded portion
- 2323
- Flanschflange
- 2424
- Sechskanthexagon
- 2525
- Dichtung poetry
- 2626
- Öffnungopening
- 2727
- Nachstelleinrichtungreadjustment
- 2828
- Rastelementlocking element
- 2929
- Umfangsnutcircumferential groove
- 3030
- Rastprofilcatch profile
- 3131
- Rastnutenlocking grooves
- 3232
- spannseitige Nutwandtensioned groove wall
- 3333
- rückseitige Nutwandrear groove wall
- 3434
- SpannkolbenkopfClamping piston head
- 3535
- Einführungsnutintroduction groove
- 3636
- Rastringlocking ring
- 3737
- Aktivierungskonusactivation cone
- 3838
- Stirnseitefront
- 3939
- Einführungskonus insertion cone
- AA
- SpannkolbenachseClamping piston axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19680418 C1 [0004]DE 19680418 C1 [0004]
- DE 102011101865 A1 [0005]DE 102011101865 A1 [0005]
- DE 102015013121 A1 [0006]DE 102015013121 A1 [0006]
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-
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