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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Spannvorrichtung mit einem Gehäuse, das eine Kolbenaufnahmeausnehmung
mit einer Öffnung
aufweist, einem Kolben, der in die Kolbenaufnahmeausnehmung verschiebbar
eingepasst ist und aus deren Öffnung
in eine Ausrückrichtung
herausragt, einer ersten Feder, die den Kolben in die Ausrückrichtung vorspannt,
Zahnstangen, die an entgegengesetzten Seiten des Kolbens ausgebildet
sind, einem Paar von keilförmigen
Schulterstücken
an entgegengesetzten Seiten des Kolbens, wobei jedes Schulterstück angrenzend
an eine der Zahnstangen angeordnet ist, wobei jedes Schulterstück Zähne aufweist,
die mit Zähnen
der angrenzenden Zahnstange sperrend in Eingriff bringbar sind,
um eine Einrückbewegung
des Kolbens relativ zu den Schulterstücken zu vermeiden, und wobei
jedes Schulterstück
eine schräge Oberfläche zum
Eingriff mit einer schrägen
Schulterstück-Führungsfläche aufweist,
wobei die schräge Oberfläche jedes
Schulterstücks
von dem Kolben weg nach außen
gerichtet ist und wobei die Form einer jeden solchen schrägen Schulterstück-Oberfläche derart
ausgebildet ist, dass die schräge
Schulterstück-Oberfläche ein äußeres Ende
aufweist, das weiter entlang der Ausrückrichtung angeordnet ist als ein
inneres Ende der Schulterstück-Oberfläche, einem
Paar von schrägen
Schulterstück-Führungsflächen, die
in dem Gehäuse
an entgegengesetzten Seiten des Kolbens ausgebildet sind, wobei
die schrägen
Oberflächen
der Schulterstücke
zu den schrägen
Schulterstück-Führungsflächen passen, mit
den Schulterstück-Führungsflächen in
Eingriff sind und auf ihnen in einem derartigen Ausmaß verschiebbar
sind, dass die Zähne
der Schulterstücke mit
den Zähnen
der Zahnstangen in sperrenden Eingriff gebracht und aus diesem Eingriff
gelöst
werden können,
einem Zwischenstück,
das an dem Gehäuse angrenzend
an die Öffnung
angeordnet ist, und einer zweiten Feder, die mit dem Zwischenstück und den Schulterstücken in
Eingriff ist, wobei die zweite Feder die Schulterstücke in eine
zu der Ausrückrichtung entgegengesetzte
Richtung drückt,
wodurch die Schulterstücke
in sperrenden Eingriff mit den Zahnstangen gedrückt werden.
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Genauer gesagt betrifft die vorliegende
Erfindung eine Spannvorrichtung zum Aufrechterhalten einer geeigneten
Spannung in einem endlosen und flexiblen Kraftübertragungsmedium wie bspw.
in einer Antriebskette oder in einem Antriebsriemen. Die Spannvorrichtung
ist bspw. beim Aufrechterhalten einer Spannung in der Steuerkette
einer Verbrennungsmaschine nützlich,
bei der die Kette Kraft von ei nem Kurbelwellenkettenrad auf ein
oder mehrere Nockenwellenkettenräder überträgt.
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Bei einer herkömmlichen Spannvorrichtung übt ein aus
einem Gehäuse
herausragender Kolben eine Kraft auf die Rückseite eines schwenkbar gelagerten
Spannhebels aus, der einen in Gleitkontakt mit der Schlaffseite
einer Kette befindlichen Schuh aufweist, um die Spannung in der
Kette aufrechtzuerhalten. Der Kolben der Spannvorrichtung greift
mit dem Hebel an einer Position ein, die von der Schwenkachse des
Hebels entfernt angeordnet ist.
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Eine Kettenspannvorrichtung, die
wir entwickelt haben, ist in 8 dargestellt.
Wie in 8 gezeigt, umfasst
die Spannvorrichtung 500 einen Kolben 520, der
aus einer Kolbenaufnahmeausnehmung 511 in einem Gehäuse 510 einrückbar herausragt.
Eine Vorspannfeder 530 spannt den Kolben 520 in
die Ausrückrichtung
vor. Keilförmige
Schulterstücke 540,
die in geneigten oder schrägen
Führungsnuten 512 gleiten,
die an dem offenen vorderen Ende der Kolbenaufnahmeausnehmung 511 ausgebildet sind,
greifen mit Zahnstangen 521 ein, die an entgegengesetzten
Seiten des Kolbens 520 ausgebildet sind. Zumindest zwei
Schulterstücke 540 sind
bereitgestellt. Eine Schulterstückvorspannfeder 550,
die lose auf dem Kolben 520 angeordnet ist, spannt die keilförmigen Schulterstücke 540 vor,
wobei sie sie in die Kolbenaufnahmeausnehmung 511 schiebt.
Das äußere Ende
der Schulterstückvorspannfeder 550 ist gegen
einen nach innen ragenden Flansch eines Zwischenstücks 560 gelagert,
das an dem vorderen Ende des Gehäuses 510 befestigt
ist.
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Wenn eine Kette während des Gebrauchs länger wird,
steuert die Kettenspannvorrichtung 500 das Spiel, in dem
sie dem Kolben 520 ermöglicht, schrittweise
um jeweils einen Zahn in der Ausrückrichtung vorzurücken. Auf
diese Weise hält
die Spannvorrichtung 500 eine geeignete Kettenspannung
aufrecht und verhindert Fremdgeräusche
nach dem Starten des Motors und Pfeifgeräusche, die als Ergebnis einer übermäßigen Kettenspannung
auftreten.
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Bei der Gestaltung der Kettenspannvorrichtung 500 wurde
die Spielstrecke nicht besonders berücksichtigt, und es wurden Fremdgeräusche aufgrund
des Flatterns der Kette nach dem Starten des Motors und Schlaggeräusche während eines übermäßigen Spannens
der Kette erzeugt. Diese Probleme treten oftmals aufgrund der Tatsache
auf, dass die Vorgabe oder Einstellung der Spielstrecke nicht auf
die individuellen Motoren abgestimmt ist. Wenn die Spielstrecke
relativ groß ist,
treten die Flattergeräusche
aufgrund des Flatterns der Kette nach dem Starten des Motors wahrscheinlich
auf, und wenn die Spielstrecke relativ kurz ist, rückt der
Kolben 520 übermäßig weit
aus und treten wahrscheinlich Schlaggeräusche aufgrund eines übermäßigen Spannens
der Kette auf.
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Die Spielstrecke verändert sich
auch, wenn die Schulterstücke 540 von
einem Zahn der Zahnstange 521 zu einem weiteren Zahn voranrücken. Wenn
die Spielstrecke in der Situation unmittelbar vor dem Vorrücken der
Schulterstücke 540 von
einem Zahn zu einem weiteren Zahn maximal eingestellt ist und die
Spielstrecke in der Situation gerade nach dem Vorrücken des
Schulterstücks
von einem Zahn zu einem weiteren Zahn minimal eingestellt ist, zeigt
die Balance oder die Abstimmung zwischen der maximalen und der minimalen
Spielstrecke eine signifikante Auswirkung auf die oben erwähnten Fremdgeräusche.
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Zur Lösung dieser Probleme wurde
ein Einstellen der Spielstrecke durch ein Verändern der Ausgestaltung der
Zahnlänge
oder -höhe
der Zahnstangen 521 auf dem Kolben 520 versucht.
Jedoch trat Verschleiß an
den Schulterstücken 540 und
an der Zahnstange 521 auf und wurde ein Splittern der Zähne aufgrund
einer geringen Zahnfestigkeit beobachtet.
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Einschränkungen bei der Gestaltung
der Zahnstange limitierten die Einstellbarkeit der Spielstrecke
auf einen extrem kleinen Bereich, so dass die Spannvorrichtung nicht
bei einer großen
Vielfalt von Motoren angewendet werden konnte. Im Ergebnis traten
Flattergeräusche
von der Kette und Pfeifgeräusche
aufgrund eines übermäßigen Ausrückens des
Kolbens auf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und
eine Spannvorrichtung bereitzustellen, die Flattergeräusche der
Kette nach dem Starten eines Motors und Pfeifgeräusche aufgrund eines übermäßigen Spannens
der Kette verhindern kann, die eine geeignete Kettenspannung aufrechterhalten kann
und bei der der Betrag des Spiels derart vorgegeben oder eingestellt
werden kann, dass eine Anpassung an eine große Vielfalt von Motoren ermöglicht ist.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe
durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Danach ist die Spannvorrichtung der eingangs genannten Art derart ausgestaltet
und weitergebildet, dass die Schulterstück-Führungsflächen die Gleichung X = h/tan θ erfüllen, wobei
15° < θ < 70° ist, wobei
die Zähne
der Zahnstangen eine Höhe
h aufweisen, wobei der Winkel zwischen den schrägen Schulterstück-Führungsflächen und
der Ausrückrichtung
des Kolbens θ ist und
die minimale Spielstrecke des Kolbens X ist.
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Vorzugsweise ist die erste Feder,
die die Vorspannfeder für
den Kolben ist, zwischen dem vorderen Endabschnitt des Kolbens und
dem Zwischenstück
angeordnet.
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Weiterhin ist das Zwischenstück vorzugsweise
mittels der ersten Feder gegen das vordere Ende des Gehäuses gedrückt, welches
die Öffnung
der Kolbenaufnahmeausnehmung umschließt.
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Der Ausdruck „maximale Spielstrecke Y"
bezieht sich auf die Strecke, die der Kolben in der Einrückrichtung
zurücklegt,
und zwar von einer Position, die unmittelbar der Position folgt,
bei welcher der Eingriff zwischen den Schulterstücken und den Zahnstangen des
Kolbens gelöst
ist, nachdem die Schulterstücke
entlang den Schrägen
der schrägen
Schulterstück-Führungsflächen angestiegen
sind, bis zu der Position, in die der Kolben als am weitesten eingerückte Position
zurückkehrt,
die durch die Schulterstücke
ermöglicht
ist. Der Ausdruck „minimale Spielstrecke
X" bezieht sich auf die Strecke, die der Kolben zurücklegt,
wenn er aus der Position, die derjenigen Position unmittelbar folgt,
in welcher sich die Schulterstücke
von den Zahnstangenzähnen
lösen und
um einen Zahn voranrücken,
zu der am weitesten eingerückten
Position zurückkehrt,
die durch die Schulterstücke
ermöglicht
ist.
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Die Erfindung ist sowohl bei einer
Spannvorrichtung mit „innerer
Befestigung" in einem abgedichteten Zustand innerhalb eines Motors
als auch bei einer Spannvorrichtung mit „äußerer Befestigung" anwendbar,
die außerhalb
eines Motors befestigt ist. Darüber
hinaus ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung
nicht nur bei einer Steuerkette anwendbar, die Kraft von einem Kurbelwellenkettenrad
auf ein oder mehrere Nockenwellenkettenräder überträgt, sondern auch bei anderen
Ketten wie bspw. einer Kette in einem Ausgleichssystem oder einer
Antriebskette in einem Öl- pumpensystem. Des
Weiteren kann die Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
auch bei Antriebsriemen verwendet werden.
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Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
wird immer eine geeignete Spielstrecke als Ergebnis des sequentiellen
Vorrückens des
Kolbens um jeweils einen Zahnstangenzahn in die Ausrückrichtung
gesteuert, wenn eine Kette während
des Betriebs des Motors länger
wird. Eine geeignete Kettenspannung wird aufrechterhalten, so dass
Fremdgeräusche
und Pfeifgeräusche,
die während
eines übermäßigen Spannens
der Kette erzeugt werden, vermieden werden.
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Die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst
einen Kolben, der zum Beaufschlagen eines umlaufenden flexiblen Übertragungsmediums
mit einer Spannung in eine Richtung ausrückt, ein Gehäuse, das
eine Kolbenaufnahmeausnehmung aufweist, und eine Vorspannfeder,
die den Kolben relativ zu dem Gehäuse in die Ausrückrichtung
vorspannt. Wenn sich das umlaufende Übertragungsmedium aufgrund
einer Längung
lockert, wird daher der Kolben, der mittels der Vorspannfeder in
die Ausrückrichtung
vorgespannt ist, schnell nach vorne bewegt.
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Die keilförmigen Schulterstücke gleiten
auf den schrägen
Führungsflächen und
werden mittels der Schulterstück-Vorspannfeder
in die Einrückrichtung
des Kolbens kontinuierlich axial gedrückt. Im Ergebnis werden die
Schulterstücke
zur Kolbenachse hin in die Kolbenaufnahmeausnehmung nach innen geschoben.
Wenn sich der Kolben in der Ausrückrichtung
bewegt, gleiten die Schulterstücke
auf den Schrägen
der schrägen
Schulterstück-Führungsflächen und
steigen auf diesen an, bis sich der Eingriff zwischen den Schulterstücken und
den Zahnstangen des Kolbens löst.
Dann, in dem Moment, in dem der Eingriff zwischen den Schulterstücken und
den Zahnstangen gelöst
ist, schreiten die Zahnstangenzähne des
Kolbens um die Strecke eines Zahns über die Schulterstückzähne. Die
Schulterstücke
werden daraufhin unverzüglich
in die Kolbenaufnahmeausnehmung zurückgeschoben, so dass sie eine
Keilwirkung ausüben
können,
welche ein Einrücken
des Kolbens blockiert.
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Da die keilförmigen Schulterstücke mit
den Zahnstangen an entgegengesetzten Seiten des Kolbens eingreifen,
wenn die Schulterstücke
das Einrücken
des Kolbens blockieren, wird die durch den Kolben ausgeübte Kraft
auf beide Schulterstücke
verteilt und ist daher die auf jedes Schulerstück wirkende Kraft relativ klein.
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Wenn die Form der schrägen Schulterstück-Führungsflächen derart
ist, dass die minimale Spielstrecke X den Gleichungen X = h/tan θ und 15° < θ < 70° genügt, können die
bei verschiedenen Motoren erforderlichen Spielstrecken frei und
in einem weiten Bereich in dem oben erwähnten Bereich von θ vorgegeben
oder eingestellt werden. Im Ergebnis können Flattergeräusche der
Kette beim Start des Motors und Pfeifgeräusche, die während eines übermäßigen Spannens
der Kette erzeugt werden, verhindert werden.
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Wenn der Neigungswinkel θ der schrägen Schulterstück-Führungsflächen kleiner
ist als 15°,
ist es wahrscheinlich, dass ein Zahnkopf des Schulterstücks mit
einem Zahnkopf der Zahnstange eingreift und ein Zahnsplittern oder
ein Verklemmen des Schulterstücks
mit der Zahnstange auftritt. Wenn der Neigungswinkel θ andererseits
größer ist
als 70°, wird
die Bewegung der Schulterstücke
schwerfällig und
ist die Keilwirkung der Schulterstücke bezüglich des Kolbens ungenügend.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch
1 nachgeordneten Ansprüche,
andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der
Erläuterung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 in
einer Draufsicht die Steuereinrichtung eines Verbrennungsmotors,
wobei gezeigt ist, wie eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung die Spannung
einer Steuerkette aufrechterhält,
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2 in
einer perspektivischen Darstellung, teilweise geschnitten, das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung,
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3 in
einer perspektivischen Explosionsdarstellung die Zusammensetzung
der in 1 gezeigten Spannvorrichtung,
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4 in
einer geschnittenen Darstellung Details der Beziehung zwischen den
Schulterstücken und
den Zahnstangen des Kolbens und den Neigungswinkel θ der schrägen Schulterstück-Führungsflächen,
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5 in
einer geschnittenen Darstellung der Spannvorrichtung den Kolben
in seiner vollständig eingerückten Position,
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6 in
einer geschnittenen Darstellung die Position der Schulterstücke unmittelbar
vor ihrem Vorrücken über die
Zähne der
Zahnstangen des Kolbens,
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7 in
einer geschnittenen Darstellung der Spannvorrichtung den Kolben
in seiner eingerückten Position,
nachdem er um einen Zahn nach vorne gerückt ist, und
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8 in
einer perspektivischen Darstellung, teilweise geschnitten, die Spannvorrichtung,
die wir früher
entwickelten.
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Die in 1 gezeigte
Spannvorrichtung 100 wird als Kettenspannvorrichtung vom äußeren Befestigungstyp
verwendet, um eine Spannung einer Steuerkette TC aufrechtzuerhalten
und um die Vibrationen zu unterdrücken, die während des Umlaufens einer Steuerkette
TC erzeugt werden, die zwischen einem Kurbelwellenkettenrad S1 und
Nockenwellenkettenrädern
S2 eine Fahrzeugmotors gespannt ist. Bei der Kettenspannvorrichtung 100 ragt
ein federvorgespannter Kolben 120 in Richtung der Steuerkette
TC hervor, die vor dem Spannvorrichtungsgehäuse 110 umläuft, das
an einer Motorblockwand E befestigt ist. Der Kolben 120 drückt gegen
die Rückseite eines
Spannhebels TL, der an dem Motorblock schwenkbar gelagert ist, wodurch
eine Schuhoberfläche
des Spannhebels TL in Gleitkontakt mit der Schlaffseite der Steuerkette
TC gedrückt
wird, um die Kette TC mit einer Spannung zu beaufschlagen.
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Eine an dem Motorblock befestigte
Spannführung
TG führt
die Steuerkette TC, um ein Flattern der Kette TC zu verhindern.
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Wie in den 2 bis 4 gezeigt,
umfasst die Kettenspannvorrichtung 100 ein Gehäuse 110,
welches eine Kolbenaufnahmeausnehmung 111 aufweist, in
die ein Kolben 120 eingesetzt ist. Eine Ausrückvorspannfeder 130 spannt
den Kolben 120 relativ zu dem Gehäuse 110 in die Ausrückrichtung
vor. Zwei keilförmige
Schulterstücke 140 gleiten
auf schrägen
Schulterstück-Führungsflächen 112,
die an dem vorderen Ende des Gehäuses 110 an
beiden Seiten der Öffnung
der Kolbenaufnahmeausnehmung 111 ausgebildet sind. Diese
Schulterstücke 140 weisen
Zähne auf,
die mit Zähnen
zweier Zahnstangen 121 eingreifen, die an entgegengesetzten Seiten
des Kolbens 120 ausgebildet sind. Eine Schulterstück-Vorspannfeder 150 sitzt
lose auf dem Kolben 120 und spannt die keilförmigen Schulterstücke 140 gegen
die schrägen
Führungsflächen 112 in
die zu der Ausrückrichtung
des Kolbens 120 entgegengesetzte Richtung vor. Die Wirkung
der schrägen Führungsflächen 112 verursacht
eine Vorspannung der Schulterstücke 140 nach
innen zu der Kolbenachse hin in die Kolbenaufnahmeausnehmung 111. Ein
Zwischenstück 160,
das zum Anstoßen
gegen das vordere Ende des Gehäuses 110 angeordnet
ist, das die Kolbenaufnahmeausnehmung 111 umgibt, greift
mit dem zu dem Ende, das die Schulterstücke 140 kontaktiert,
entgegengesetzten Ende der Schulterstück-Vorspannfeder 150 ein.
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Der Kolben 120 weist ganz
allgemein die Form eines Zylinders auf, der in die Kolbenaufnahmeausnehmung 111 des
Gehäuses 110 passt,
mit der Ausnahme, dass die Zahnstangen 121 jeweils an entgegengesetzten
Positionen auf dem Kolben 120 derart ausgebildet sind,
dass der äußere Umfang
des Kolbens 120 in zwei Teile aufgeteilt ist. Folglich
können
die Zahnstangen 121 durch Drehung des zylindrischen Kolbens 120 um
seine Achse um 90° bezüglich des
Gehäuses 110 mit
den Schulterstücken 140 in
Eingriff gebracht und von den Schulterstücken 140 gelöst werden.
Daher kann die Vorrichtung einfach zusammengesetzt werden und kann
der Eingriff zwischen den Zahnstangen 121 und den Schulterstücken 140 zur
Wartung einer Steuerkette einfach gelöst werden, während die
Spannvorrichtung 100 an einem Motor befestigt ist.
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Das hintere Ende des Gehäuses 110 ist
mit einem hydraulischen Ventilmechanismus 170 versehen,
damit ein Öldruck
von einer nicht gezeigten externen Ölversorgungsquelle auf einen
hinteren Endabschnitt des Kolbens 120 wirkt, um die Ausrückvorspannkraft
des Kolbens 120 genau einzustellen. Dieser hydraulische
Ventilmechanismus 170 umfasst einen Kugelsitz 171,
der in einen Rückhalter 173 eingepresst
ist, und eine Absperrkugel 172, die frei gegen den Kugelsitz 171 stößt. Der
Rückhalter 173 hält diese
Absperrkugel 172. Bei dem hydraulischen Ventilmechanismus 170 kann Öl in eine
Hochdruckölkammer 180 fließen, die
durch die Wandungen der Kolbenaufnahmeausnehmung 111 und
den hinteren Endabschnitt des Kolbens 120 definiert ist.
Jedoch ist ein Rückströmen von Öl aus der
Hochdruckölkammer 180 blockiert,
so dass die Kettenspannung mittels des Kolbens 120 genau
bereitgestellt und aufrechterhalten wird.
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Die Festigkeit der Zähne des
Schulterstücks 140 und
der Zahnstange 121 hängt
von der in 4 gezeigten
Zahnhöhe
h und der Teilung der Zähne
ab. Die Spielstrecke kann durch ein Verändern der Zahnhöhe h der
Zahnstange 121 gesteuert werden. Wenn die Zahnhöhe h vergrößert wird,
wird ein Zahnsplittern aufgrund geringer Festigkeit erzeugt, und
wenn die Zahnhöhe
h verkleinert wird, verschleißt
der Zahnkopf wahrscheinlich. Daher liegt eine Beschränkung bei
der Gestaltung der Zahnstangenzähne
und der Schulterstückzähne vor.
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Bei der Kettenspannvorrichtung 100 wird
die Einrück-Stoppfunktion
durch Berücksichtigung
der Neigung der schrägen
Schulterstück-Führungsflächen 112 des
Gehäuses 110 ohne
Abhängigkeit
von einer Zahnlänge
am Kolben 120 gesteuert.
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Das heißt, wenn die minimale Spielstrecke für den Kolben 120 als
X definiert ist, die Zahnhöhe bei
der Zahnstange 121 h ist und der Winkel der schrägen Schulterstück-Führungsflächen 112 bezüglich der
Ausrückrichtung
des Kolbens 120 als θ definiert
ist, ist die Form der Schulterstück-Führungsflächen 112 derart
vorgegeben, dass die Gleichung X = h/tan θ erfüllt ist, wobei 15° < θ < 70°.
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Wenn der Neigungswinkel θ der schrägen Schulterstück-Führungsfläche oder
-nut 112 kleiner als 15° ist,
berührt
wahrscheinlich ein Zahnkopf des Schulterstücks 140 einen Zahnkopf
der Zahnstange 121, wobei wahrscheinlich ein Zahnsplittern
und ein übermäßiges Sperren
auftreten. Wenn andererseits der Neigungswinkel θ größer als 70° ist, wird die Bewegung der
Schulterstücke 140 schwerfällig und
wird die Keilwirkung der Schulterstücke 140 bezüglich des Kolbens 120 nicht
mehr wirkungsvoll ausgeübt.
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Durch Vorgeben des Neigungswinkels θ auf einen
Wert innerhalb des Bereichs 15° < θ < 70° können – wie oben
beschrieben – die
bei unterschiedlichen Motoren erforderlichen Spielstrecken einfach gesteuert
werden. Im Ergebnis kann eine geeignete Kettenspannung ohne die
Erzeugung von Kettenflattergeräuschen
nach dem Starten des Motors und von Pfeifgeräuschen, die aus einem übermäßigen Spannen
der Kette resultieren, aufrechterhalten werden.
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Es gibt eine Beziehung Y = X + P
zwischen der minimalen Spielstrecke X und der maximalen Spielstrecke
Y des Kolbens 120 und der Zahnstangenteilung P. Die minimale
Spielstrecke X kann ungeachtet des Werts der Zahnstangenteilung
P konstant gemacht werden. Folglich kann die maximale Spielstrecke
Y durch die Zahnstangenteilung P gesteuert werden. Da die Balance
oder die Abstimmung zwischen den maximalen und minimalen Strecken
Y und X, die die oben beschriebenen Fremdgeräusche beeinflusst, die nach
dem Starten des Motors erzeugt werden, durch eine Veränderung
der Zahnstangenteilung P gesteuert werden kann, kann daher die Kettenspannvorrichtung 100 bei
Motoren eingesetzt werden, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
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Wenn eine umlaufende Steuerkette
TC locker wird, rückt
bei der Spannvorrichtung 100 der Kolben 120, der
durch die Ausrückvorspannfeder 130 vorgespannt
wird, sofort aus. Das heißt,
wenn der Kolben 120 zur Erhöhung der Spannung in der umlaufenden
Steuerkette TC in eine Richtung ausrückt, ziehen die Zahnstangen 121 – wie in 6 gezeigt – die Schulterstücke 140 leicht
aus der Kolbenaufnahmeausnehmung 111 in die Ausrückrichtung. Da
jedoch die Schulterstücke 140 mittels
der Schulterstück-Vorspannfeder 150 axial
vorgespannt sind, gleiten die Schulterstücke 140 auf den schrägen Schulterstück-Führungsflächen 112 und
steigen auf diesen an, bis der Eingriff der Schulterstücke 140 mit den
Zahnstangen 121 des Kolbens 120 – wie in 6 gezeigt – gelöst ist.
Die Linie L1 in 5 zeigt die
Position des vorderen Endes des Kolbens 120, wenn er sich
in der vollständig
eingerückten
Position befindet.
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Wenn die keilförmigen Schulterstücke 140 auf
den schrägen
Schulterstück-Führungsflächen 112 ansteigen,
wird dann – wie
in 6 gezeigt – der Eingriff
der Schulterstücke 140 mit
den Zahnstangen 121 gelöst
und rückt
der Kolben 120 um einen Zahn an jeder der Zahnstangen 121 vor.
Wie in 7 gezeigt, werden
die Schulterstücke 140 unverzüglich in die
Kolbenaufnahmeausnehmung 111 geschoben und üben eine
Keilwirkung auf den Kolben 120 aus, welche ein Einrücken des
Kolbens 120 blockiert.
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Wie in 4 gezeigt,
ist die mittels des Kolbens 120 auf die Schulterstücke 140 ausgeübte Kraft F
in Kräfte
f1 und f1 auf entgegengesetzten Seiten des äußeren Umfangs des Kolbens 120 aufgeteilt,
so dass die auf jedes Schulterstück 140 wirkende
Kraft reduziert ist.
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Die Linie L1 in 5 zeigt die Position des vorderen Endes
des Kolbens 120, wenn er vollständig eingerückt ist. Die Linie L2 in den 5, 6 und 7 zeigt
die Position des vorderen Endes des Kolbens 120, unmittelbar
bevor die Schulterstücke 140 über einen
Zahn jeder Zahnstange 121 schreiten, und die Linie L3 in
den 6 und 7 zeigt die Position des
vorderen Endes des Kolbens 120, wenn der Kolben 120 um
einen Zahn der Zahnstange 121 vorgerückt ist und dann soweit eingerückt ist,
wie durch die Schulterstücke 140 erlaubt.
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Die Spannvorrichtung 100 kann
eine geeignete Kettenspannung aufrechterhalten und kann Flattergeräusche aufgrund
eines Flatterns der Kette nach dem Starten eines Motors und Pfeifgeräusche aufgrund
eines übermäßigen Spannens
der Kette, das durch ein übermäßiges Ausrücken des
Kolbens 120 verursacht wird, verhindern. Deshalb sind die Wirkungen
der erfindungsgemäßen Kettenspannvorrichtung 100 sehr
bedeutsam.
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Die Kettenspannvorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst keilförmige
Schulterstücke,
die mit Zahnstangen an entgegengesetzten Positionen eingreifen,
an denen der äußere Umfang
des Kolbens in zumindest zwei Teile aufgeteilt ist. Wenn die Kette während des
Betriebs eines Motors länger
wird rückt der
Kolben daher schrittweise um einen Zahn nach vorne. Daher steuert
die Kettenspannvorrichtung gemäß der Erfindung
immer eine geeignete Spielstrecke und verhindert Fremdgeräusche, die
nach dem Starten eines Motors erzeugt werden, und Pfeifgeräusche, die
von einer übermäßigen Spannung
der Kette resultieren. Im Ergebnis ist eine geeignete Kettenspannung
aufrechterhalten.
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Die für verschiedene Motoren erforderlichen Spielstrecken
können
mittels der geeigneten Auswahl des Führungsflächenwinkels θ in einem
weiten Bereich frei eingestellt oder vorgegeben werden. Im Ergebnis
können
ein Verschleiß der
Zahnköpfe
und ein Zahnsplittern verhindert werden, die erzeugt werden, wenn
die Spielstrecke durch die Auswahl der Höhe h der Zahnstangenzähne des
Kolbens gesteuert wird. Flattergeräusche aufgrund eines Flatterns der
Kette nach dem Starten des Motors und Pfeifgeräusche aufgrund einer übermäßigen Spannung
der Kette, welche von einem übermäßigen Ausrücken des
Kolbens herrührt,
können
verhindert werden und eine geeignete Kettenspannung kann aufrechterhalten
werden.
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Durch Drehung des Kolbens bezüglich des Gehäuses um
die axiale Mitte des Kolbens können der
Eingriff und das Lösen
zwischen den Zahnstangen und den Schulterstücken bewirkt werden. Daher kann
der Zusammenbau einfach durchgeführt
werden und kann der Eingriff zwischen den Zahnstangen und den Schulterstücken in
einem Motor gelöst
werden, so dass eine Wartung der Kette durchgeführt werden kann.
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Wenn die Ausrückvorspannfeder zwischen dem
vorderen Endabschnitt des Kolbens und dem Zwischenstück angeordnet
ist, kann die Ausrückvorspannfeder
selbst einfach gehandhabt werden und kann eine große Vorspannkraft
realisiert werden, da die Feder einen großen Durchmesser aufweisen kann.
Darüber
hinaus kann die durch die Ausrückvorspannfeder
ausgeübte
Kraft das Zwischenstück
mit dem vorderen Ende des Gehäuses
in Kontakt halten, welches die Kolbenaufnahmeausnehmung umgibt, so
dass die Schulterstück-Vorspannfeder
unterstützt werden
kann. Des Weiteren kann das Zwischenstück ohne das Erfordernis eines
Halters oder einer anderen speziellen Befestigungseinrichtung an
dem Gehäuse
befestigt gehalten werden.