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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich auf einen Kettenspanner zum Aufrechterhalten der Spannung einer Steuerkette für den Antrieb von Nockenwellen eines Kraftfahrzeugmotors.
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Stand der Technik
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In einem Kraftfahrzeugmotor wird die Drehung der Kurbelwelle durch die Steuerkette auf die Nockenwellen übertragen, um mit dem Drehen der Nockenwellen die Ventile der Brennkammern zu öffnen und zu schließen. Um die Spannung der Kette innerhalb eines optimalen Bereichs zu halten, wird häufig eine Spannungsjustieranordnung verwendet, welche eine um eine Gelenkachse schwenkbare Kettenführung und einen Kettenspanner umfasst, um die Kette durch die Kettenführung anzudrücken.
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Bekannte Kettenspanner dieser Art umfassen ein zylindrisches Gehäuse, das ein offenes Ende und einen Boden besitzt, einen zylindrischen Kolben, der einen Boden aufweist und so in das Gehäuse verschiebbar eingeführt ist, dass sein offenes Ende im Gehäuse angeordnet ist, einen Ölzufuhrkanal, durch welchen Hydrauliköl in eine durch das Gehäuse und den Koben definierte Druckkammer eingeleitet wird, ein am Auslass des Ölzufuhrkanals angeordnetes Rückschlagventil, das einen Rückfluss des Hydrauliköls der Druckkammer in den Ölzufuhrkanal verhindern soll, und eine den Kolben vorspannende Rückstellfeder, damit dieser aus dem Gehäuse vorsteht, wodurch die Kette mit dem aus dem Gehäuse vorstehenden Ende des Kolbens angedrückt wird (Patent 1 und 2).
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Wenn bei diesen Kettenspannern die Spannung der Kette zunimmt, während der Motor läuft, wird der Kolben unter der Kettenspannung in das Gehäuse gedrückt, wodurch sich die Spannung der Kette verringert. Zu diesem Zeitpunkt entweicht Hydrauliköl in der Druckkammer durch einen Sickerspalt, der zwischen den Gleitflächen des Kolbens und dem Gehäuse vorhanden ist, was wegen des eingeschränkten Stroms des Hydrauliköls eine Dämpfungsfunktion erzeugt. Der Kolben bewegt sich daher langsam.
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Wenn die Kettenspannung abnimmt, während der Motor läuft, stößt der Kolben aufgrund der Kraft der Rückstellfeder aus dem Gehäuse vor, wodurch das Spiel der Kette beseitigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird von einer Ölpumpe Hydrauliköl durch den Ölzufuhrkanal so in die Druckkammer zugeführt, dass sich der Kolben schnell bewegt.
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Der in Patenschrift 1 offen gelegte Kettenspanner umfasst einen stromabwärts gelegenen Entlastungskanal, der in dem Gehäuse ausgebildet und mit der Druckkammer verbunden ist. In dem stromabwärts gelegenen Entlastungskanal ist ein stromabwärts gelegenes Entlastungsventil angebracht, das sich öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Der in der Patentschrift 2 offen gelegte Kettenspanner umfasst auch einen stromabwärts gelegenen Entlastungskanal, der im Kolben ausgebildet und mit der Druckkammer verbunden ist, und ein stromabwärts gelegenes Entlastungsventil, das in dem stromabwärts gelegenen Entlastungskanal angebracht ist und sich öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Wenn bei diesen Kettenspannern sich die Spannung der Kette plötzlich und kräftig erhöht, öffnet sich daher das stromabwärts gelegene Ventil, wodurch Hydrauliköl in der Druckkammer abgelassen wird. Demzufolge wird der Kolben hineingedrückt, wodurch ein Überspannen der Kette vermieden wird.
Patentschrift 1:
JP Patentanmeldung 2004-176821A Patentschrift 2:
JP Patentanmeldung 2006-17214A -
Offenlegung der Erfindung
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Ziel der Erfindung
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Die Temperatur des von der Ölpumpe zugeführten Hydrauliköls liegt gewöhnlich zwischen normaler Temperatur und 100°C. In Umgebungen mit geringer Temperatur wie in kalten Gegenden oder während des Winters kann die Temperatur des Hydrauliköls auf 0°C oder darunter fallen. In diesem Zustand erhöht sich daher die Viskosität des von der Ölpumpe zugeführten Hydrauliköls, so dass sein Druck steigt. Das könnte den Druck in der Druckkammer so weit erhöhen, dass ein Überspannen der Kette verursacht wird.
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Um ein Überspannen der Kette unter derartigen Bedingungen mit Niedertemperatur zu vermeiden, kann es technisch sinnvoll sein, das Hydrauliköl in der Druckkammer durch das oben beschriebene, stromabwärts gelegene Entlastungsventil abzulassen. Aber selbst wenn das Hydrauliköl in der Druckkammer durch Öffnen des stromabwärts gelegenen Entlastungsventils abgelassen wird, ist es schwierig einen Druckanstieg in der Druckkammer zu vermeiden, da Hydrauliköl unter Hochdruck durch den Ölzufuhrkanal weiter in die Druckkammer zufließt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kettenspanner zur Verfügung zu stellen, der ein Überspannen der Kette in einer Niedertemperaturumgebung verhindern kann.
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Mittel zum Erreichen des Ziels
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Um dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen Kettenspanner zur Verfügung, der ein zylindrisches Gehäuse, das ein offenes Ende und einen Boden besitzt, einen zylindrischen Kolben, der einen Boden aufweist und so in das Gehäuse verschiebbar eingeführt ist, dass sein offenes Ende im Gehäuse angeordnet ist, einen Ölzufuhrkanal, durch welchen Hydrauliköl in eine durch das Gehäuse und den Koben definierte Druckkammer eingeleitet wird, ein an einem Auslass des Ölzufuhrkanals angeordnetes Rückschlagventil, das einen Rückfluss des Hydrauliköls der Druckkammer in den Ölzufuhrkanal verhindern soll, und eine den Kolben vorspannende Rückstellfeder umfasst, damit dieser aus dem Gehäuse vorsteht, wodurch eine Kette von einem Ende des aus dem Gehäuse vorstehenden Kolbens angedrückt wird, wobei der Kettenspanner einen stromaufwärts gelegen Entlastungskanal, der sich von einem Zwischenabschnitt des Ölzufuhrkanals verzweigt, und ein stromaufwärts gelegenes Entlastungsventil umfasst, das in dem stromaufwärts gelegen Entlastungskanal angeordnet und so aufgebaut ist, dass es sich öffnet, wenn der Druck in dem Ölzufuhrkanal einen vorgegebenen Wert übersteigt.
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Dieser Kettenspanner kann ferner einen stromabwärts gelegenen Entlastungskanal, der mit der Druckkammer verbunden ist, und ein stromabwärts gelegenes Entlastungsventil umfassen, welches in dem stromabwärts gerichteten Entlastungskanal angebracht und so aufgebaut ist, dass es sich öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Der Kettenspanner kann ferner die folgenden Merkmale umfassen:
- 1) Der Kettenspanner umfasst des Weiteren eine Schraubspindel, die ein äußeres Gewinde an ihrem Außenumfang aufweist, das in Gewindeeingriff mit einem Innengewinde ist, welches an einem Innenumfang des Gehäuses ausgebildet ist, wobei sowohl das Außengewinde wie auch das Innengewinde eine tragende Gewindeflanke, die Druck aufnimmt, wenn eine Kraft aufgebracht wird, die den Kolben in das Gehäuse drücken will, und eine Spielflanke aufweisen, und die tragende Gewindeflanke einen größeren Flankenwinkel als die Spielflanke besitzt, wodurch das Außengewinde und das Innengewinde einen kerbförmigen Querschnitt aufweisen.
- 2) Der Kettenspanner umfasst ferner einen Passring, der in einer im Innenumfang des Gehäuses ausgebildeten und zum Ring passenden Nut eingepasst ist und in jede einer Vielzahl von im Außenumfang des Kolbens ausgebildeten und axial beabstandeten Umfangsnuten eingreifen kann, wobei jede der Umfangsnuten eine konische Oberfläche umfasst, entlang welcher der Passring gleitet, während er sich radial ausdehnt, wodurch der Kolben sich bewegen kann, wenn auf ihn eine Kraft ausgeübt wird, die den Kolben aus dem Gehäuse heraus drücken will, und eine Anschlagfläche, die mit dem Passring in Eingriff kommt, wodurch eine Bewegung des Kolbens verhindert wird, wenn eine Kraft ausgeübt wird, die den Kolben in das Gehäuse hinein drücken will.
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Ferner kann der Kettenspanner so aufgebaut sein, dass das Gehäuse an seinem Außenumfang einen Flansch aufweist, der an einer Außenfläche einer Motorabdeckung befestigt ist, und das Gehäuse in einer in der Motorabdeckung ausgebildeten Spanner-Montageöffnung eingebaut ist, wobei der stromaufwärts gelegene Entlastungskanal einen Auslass besitzt, der zu einer Widerlagerfläche des Flanschs in Angrenzung zur Motorabdeckung offen ist, wobei in der Widerlagerfläche eine Ölkanalnut so ausgebildet ist, dass sie sich von dem Auslass des stromaufwärts gelegenen Entlastungskanals zum Außenumfang des Gehäuses erstreckt, und wobei die Ölkanalnut mit einem Inneren der Motorabdeckung durch einen Spalt in Verbindung ist, der durch eine am Außenumfang des Gehäuses ausgebildete ebene Fläche und die Innenwand der Spanner-Montageöffnung definiert wird.
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Der stromaufwärts gelegene Entlastungskanal kann eine Radialbohrung, die sich von einem Außenumfang des Flanschs zu dem Ölzufuhrkanal ausdehnt, und eine Axialbohrung umfassen, die sich von der Widerlagerfläche des Flanschs zu der Radialbohrung erstreckt. In diesem Fall wird das stromaufwärts gelegene Entlastungsventil von dem Außenumfang des Flanschs in die Radialbohrung eingeführt und durch eine Stellschraube in Position gehalten.
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Dieser Kettenspanner umfasst des Weiteren bevorzugt die folgenden Eigenschaften:
- 1) Das Rückschlagventil umfasst einen kugelförmigen Ventilkörper zum Öffnen und Schließen einer Ventilöffnung und der Ventilkörper ist eine keramische Kugel oder eine mit einem keramischem Material beschichtete Stahlkugel.
- 2) Ein diamantartiger Kohlenstofffilm ist auf einer Oberfläche ausgebildet, die am Ventilkörper des Rückschlagventils anliegt.
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Vorteile der Erfindung
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Bei dem Kettenspanner nach dieser Erfindung öffnet sich das stromaufwärts gelegene Entlastungsventil, wenn der Druck im Ölzufuhrkanal in einer Umgebung mit Niedrigtemperatur ansteigt, wodurch Hydrauliköl im Ölzufuhrkanal abgelassen wird. Hochdruck-Hydrauliköl strömt so von der Ölpumpe in die Druckkammer, nachdem sein Druck im Ölzufuhrkanal verringert worden ist. Das verhindert einen Druckanstieg in der Druckkammer und demzufolge ein Überspannen der Kette.
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In dieser Anordnung, bei welcher der Kettenspanner ferner einen stromabwärts gelegenen Entlastungskanal, der mit der Druckkammer verbunden ist, und ein stromabwärts gelegenes Entlastungsventil umfasst, welches in dem stromabwärts gelegenen Entlastungskanal angebracht und so aufgebaut ist, dass es sich öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorgegebenen Wert überschreitet, öffnet sich das stromabwärts gelegene Entlastungsventil, wodurch Hydrauliköl in der Druckkammer abgelassen wird, wenn die Kettenspannung plötzlich und stark zunimmt. Als Folge davon wird der Kolben in das Gehäuse gedrückt, was ein Überspannen der Kette verhindert.
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Durch die Verwendung einer Keramikkugel oder einer mit einem Keramikmaterial beschichteten Stahlkugel als Ventilkörper des Rückschlagventils kann, wenn der Kettenspanner an einem Dieselmotor angebracht ist, der Verschleiß des Ventilkörpers aufgrund des im Hydrauliköl enthaltenen Rußes minimiert werden, wodurch eine schnelle Reaktion des Rückschlagventils auf Druckveränderungen in der Druckkammer über längere Zeit sichergestellt wird.
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Durch die Ausbildung eines diamantartigen Kohlenstofffilms an der Oberfläche, die sich am Ventilkörper anlehnt, kann, wenn der Kettenspanner an einem Dieselmotor angebracht ist, der Verschleiß, der sich am Ventilkörper anlehnenden Oberfläche aufgrund des im Hydrauliköl enthaltenen Rußes minimiert werden, wodurch eine schnelle Reaktion des Rückschlagventils auf Druckveränderungen in der Druckkammer über längere Zeit sichergestellt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Vorderansicht von einer Kettengetriebebaugruppe mit einem Kettenspanner nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Baugruppe von 1 in der Nähe des Kettenspanners.
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie III-III von 2.
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4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie IV-IV von 3.
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5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von 4 in der Nähe des stromaufwärts gelegenen Entlastungsventils.
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6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von 5 in der Nähe der Gewindefläche der Stellschraube.
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7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Kettenspanners nach einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kettenspanner
- 6
- Kette
- 9
- Gehäuse
- 10
- Kolben
- 11
- Motorabdeckung
- 12
- Spanner-Montageöffnung
- 13
- Flansch
- 16
- Innengewinde
- 17
- Außengewinde
- 18
- Schraubspindel
- 20
- tragende Gewindeflanke
- 21
- Spielflanke
- 22
- Rückstellfeder
- 24
- Druckkammer
- 25
- Ölzufuhrkanal
- 27
- Rückschlagventil
- 28
- Ventilöffnung
- 29
- Ventilkörper
- 31
- stromaufwärts gelegener Entlastungskanal
- 32
- Radialbohrung
- 33
- Axialbohrung
- 34
- stromaufwärts gelegenes Entlastungsventil
- 35
- Stellschraube
- 43
- Ölkanalnut
- 44
- ebene Oberfläche
- 45
- stromabwärts gelegener Entlastungskanal
- 46
- stromabwärts gelegenes Entlastungsventil
- 61
- Kettenspanner
- 62
- Passring
- 63
- zum Ring passende Nut
- 64
- Umfangsnut
- 65
- konische Oberfläche
- 66
- Anschlagfläche
- 69
- Ventilöffnung
- 70
- Ventilkörper
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Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
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1 zeigt eine Kettengetriebebaugruppe mit einem Kettenspanner 1 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Kettengetriebebaugruppe umfasst ein an einer Motorkurbelwelle 2 befestigtes Kettenrad 3, an Nockenwellen 4 befestigte Kettenräder 5 und eine Kette 6, die um die Kettenräder 3 und 5 herum geführt wird und durch welche die Drehung der Kurbelwelle 2 auf die Nockenwellen 4 übertragen wird, wodurch Ventile (nicht gezeigt) der Brennkammern geöffnet und geschlossen werden, während sich die Nockenwellen 4 drehen.
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Eine Kettenführung 8 wird an einer Schwenkachse 7 schwenkbar gehalten und ist mit der Kette 6 in Kontakt. Der Kettenspanner 1 drückt durch die Kettenführung 8 auf die Kette 6.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst der Kettenspanner 1 ein zylindrisches Gehäuse 9 mit einem offenen Ende und einem Boden und einen Kolben 10, der axial verschiebbar in das Gehäuse 9 eingeführt ist. Das Gehäuse 9 ist in einer Spanner-Montageöffnung 12 eingepasst, die in einer Motorabdeckung 11 ausgebildet ist, wobei sein offenes Ende sich dem Inneren der Motorabdeckung 11 zuwendet. Ein Flansch 13 ist am Außenumfang des Gehäuses 9 integral ausgebildet und durch Bolzen 14 an der Außenfläche der Motorabdeckung 11 befestigt (siehe 1 und 3). Eine Dichtung 15 ist zwischen dem Flansch 13 und der Motorabdeckung 11 angeordnet, um ein Entweichen von Hydrauliköl aus dem Kettenspanner 1 zu verhindern.
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Der Kolben 10 ist ein zylindrisches Element mit einem in das Gehäuse 9 eingeführten offenen Ende und einem Boden. Ein Innengewinde 16 ist an dem Innenumfang des Kolben 10 ausgebildet. Eine Schraubspindel 18, die an ihrem Außenumfang ein Außengewinde 17 aufweist, ist in den Kolben 10 eingeführt, wobei das Außengewinde 17 in Gewindeeingriff mit dem Innengewinde 16 ist. Die Schraubspindel 18 besitzt ein vorstehendes Ende, welches vom Kolben 10 absteht und von einem Spindellager 19 gehalten wird, welches am Boden des Gehäuses 9 vorgesehen ist.
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Jedes der Außengewinde 17 und der Innengewinde 16 besitzt eine tragende Gewindeflanke 20, die Druck aufnimmt, wenn eine Kraft aufgebracht wird, die den Kolben 10 in das Gehäuse 9 drücken will. Die tragende Gewindeflanke 20 besitzt einen größeren Flankenwinkel als die Spielflanke 21, so dass das Außengewinde und das Innengewinde gemeinsam einen kerbförmigen Querschnitt aufweisen. Die tragende Gewindeflanke 20 kann z. B. einen Flankenwinkel von 65° aufweisen und die Spielflanke kann einen Flankenwinkel von beispielsweise 7° besitzen. Alternativ kann die tragende Gewindeflanke 20 einen Flankenwinkel von 75° und die Spielflanke 21 einen Flankenwinkel von 15° aufweisen.
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Die Oberfläche der Schraubspindel 18 wird einem Kugelstrahlen unterworfen, um auf dem Außengewinde 17 eine satinierte Oberfläche zu erhalten. Die satinierte Oberfläche der tragende Gewindeflanke 20 besitzt bevorzugt eine Oberflächenrauhigkeitswert von Ra 1,6 bis 12,5 und noch besser einen Oberflächenrauhigkeitswert von Ra 3,2 bis 6,3. Eine satinierte Oberfläche mit einem Oberflächenrauhigkeitswert von Ra 1,6 bis 12,5 kann durch Kugelstrahlen unter Verwendung z. B. von 46er-Körnung (167 bis 652 μm gemäß JIS G5903) als Medium ausgebildet werden. Eine satinierte Oberfläche mit einem Oberflächenrauhigkeitswert von Ra 3,2 bis 6,3 kann durch Kugelstrahlen unter Verwendung z. B. von Körnung mit 273 μm als Medium ausgebildet werden. Wenn die Schraubspindel 18 einer Wärmebehandlung unterzogen wird, sollte das Kugelstrahlen vor der Wärmebehandlung ausgeführt werden. Die Oberfläche des Außengewindes 17 eines herkömmlichen Kettenspanners ist glatt und nicht satiniert.
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Auf der Oberfläche des Außengewindes 17 ist eine nichtreaktive Schicht ausgebildet, um die Entstehung von Schmierfilm aus Öladditiven zu verhindern. Eine derartige nichtreaktive Schicht kann ein Metallfilm aus Nichteisen (wie etwa ein diamantartiger Kohlenstofffilm (DLC), ein Keramikfilm oder ein Kohlenstofffilm) oder eine Schicht aus einer Nitridverbindung sein, die ausgebildet wird, indem die Schraubspindel 18 einem Weichnitrieren unterzogen wird.
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Der Kolben 10 ist durch eine Rückstellfeder 22 vorgespannt, die zwischen dem Kolben 10 und der Schraubspindel 18 in der Richtung angeordnet ist, dass er aus dem Gehäuse 9 so vorsteht, dass sein aus dem Gehäuse 9 vorstehendes Ende an der Kettenführung 8 anliegt. Der Kolben 10 ist auch durch eine Hilfsfeder 23 vorgespannt, die zwischen dem Kolben 10 und dem Spindellager 19 in der Richtung angeordnet ist, dass er aus dem Gehäuse 9 vorsteht.
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Wie in 4 gezeigt, ist ein Ölzufuhrkanal 25 mit einer durch das Gehäuse 9 und den Kolben 10 definierten Druckkammer 24 verbunden, durch den Hydrauliköl von außen in die Druckkammer 24 zugeführt wird. Der Ölzufuhrkanal 25 weist an der Oberfläche des Flanschs 13 einen Einlass auf, die an die Motorabdeckung 11 angrenzt. So wird Hydrauliköl, das von einer Ölpumpe (nicht dargestellt) durch eine in der Motorabdeckung 11 ausgebildete Ölöffnung 26 geliefert wird, durch den Ölzufuhrkanal 25 in die Druckkammer 24 eingeleitet.
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Am Auslass des Ölzufuhrkanals 25 ist ein Rückschlagventil 27 vorgesehen, das einen Rückfluss von Hydrauliköl aus der Druckkammer 24 in den Ölzufuhrkanal 25 verhindert. Das Rückschlagventil 27 umfasst einen kugelförmigen Ventilkörper 29 zum Öffnen und Schließen einer Ventilöffnung 28, die im Spindellager 19 ausgebildet ist, und einen Anschlag 30 zum Begrenzen des Bewegungsbereichs des Ventilkörpers 29.
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Der Ventilkörper 29 des Rückschlagventils 27 kann eine unbeschichtete Stahlkugel wie jene bei den konventionellen Kettenspannern sein, er ist jedoch bevorzugt eine Keramikkugel oder eine mit Keramikmaterial beschichtete Stahlkugel. Wenn bei dieser Anordnung der Kettenspanner 1 an einem Dieselmotor angebracht ist, kann der Verschleiß des Ventilkörpers 29 aufgrund des im Hydrauliköl enthaltenen Rußes minimiert werden, wodurch eine schnelle Reaktion des Rückschlagventils auf Druckveränderungen in der Druckkammer 24 über längere Zeit sichergestellt wird. Das benutzte Keramikmaterial kann z. B. Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkoniumdioxid (ZrO2), Siliziumnitrid (Si3N4) oder Siliziumkarbid (SiC) sein.
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Nachdem das Spindellager 19 einer Wärmebehandlung (wie etwa Aufkohlen oder Nitrokarburieren) unterzogen worden ist, wird an seiner Oberfläche angrenzend an den Ventilkörper 29 bevorzugt ein diamantartiger Kohlenstofffilm (DLC) ausgebildet. Wenn bei dieser Anordnung der Kettenspanner 1 an einem Dieselmotor angebracht ist, kann der Verschleiß seiner an den Ventilkörper 29 angrenzenden Oberfläche aufgrund des im Hydrauliköl enthaltenen Rußes verringert werden, wodurch eine schnelle Reaktion des Rückschlagventils auf Druckveränderungen in der Druckkammer 24 über längere Zeit sichergestellt wird.
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Ein stromaufwärts gelegener Entlastungskanal 31 verzweigt sich von einem Mittelabschnitt des Ölzufuhrkanals 25, um Hydrauliköl aus dem Ölzufuhrkanal 25 abzulassen. Der stromaufwärts gelegene Entlastungskanal 31 umfasst eine Radialbohrung 32, die sich vom Außenumfang des Flanschs 13 zum Ölzufuhrkanal 25 ausdehnt, und eine Axialbohrung 33, die sich von der an die Motorabdeckung 11 angrenzenden Widerlagerfläche des Flanschs 13 zu der Radialbohrung 32 hin erstreckt. Folglich ist der Auslass des stromaufwärts gelegenen Entlastungskanals 31 zu der Widerlagerfläche des an die Motorabdeckung 11 angrenzenden Flanschs 13 offen. Ein stromaufwärts gelegenes Entlastungsventil 34 ist von dem Außenumfang des Flanschs 13 in die Radialbohrung 32 eingeführt und durch eine Stellschraube 35 in Position gehalten. Wie in 6 gezeigt, wird auf die Gewindefläche der Stellschraube 35 ein Dichtungsmittel aufgebracht, um ein Entweichen von Hydrauliköl in der Radialbohrung 32 aus dem Außenumfang des Flanschs 13 zu verhindern.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst das stromaufwärts gelegene Entlastungsventil 34 eine Ventilbuchse 36, einen kugelförmigen Ventilkörper 37, der in der Ventilbuchse 36 aufgenommen wird, eine Ventilfeder zum Vorspannen des Ventilkörpers 37 zu einem Ventilsitz 38 hin, der an einem Ende der Ventilbuchse 36 ausgebildet ist, und eine in das andere Ende der Ventilbuchse 36 pressgepasste Kappe 40. Eine Ventilöffnung 41 ist im Ventilsitz 38 ausgebildet, welche mit dem Inneren der Radialbohrung 32 kommuniziert. In der Seite von Ventilbuchse 36 ist eine Ölkanalöffnung 42 ausgebildet, welche mit der Axialbohrung 33 kommuniziert. Wenn daher der Druck in der Radialbohrung 32 die Vorspannkraft der Ventilfeder 39 übersteigt, wird die Ventilfeder 39 zusammengedrückt und der Ventilkörper 37 trennt sich so vom Ventilsitz 38, dass Hydrauliköl in der Radialbohrung 32 in die Axialbohrung 33 fließt. Der Ventilkörper 37 kann eine Stahlkugel sein.
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Wie in 2 gezeigt, ist eine Ölkanalnut 43 in der an die Motorabdeckung 11 angrenzende Widerlagerfläche des Flanschs 13 so ausgebildet, dass sie sich vom Auslass des stromaufwärts gelegenen Entlastungskanals 31 zum Außenumfang des Gehäuses 9 erstreckt. Eine ebene Fläche 44 ist am Außenumfang des Gehäuses 9 ausgebildet. Die Ölkanalnut 43 kommuniziert mit dem Motorraum in der Motorabdeckung 11 durch den Spalt, der zwischen der ebenen Fläche 44 und der Innenwand der Spanner-Montageöffnung 12 bestimmt wird.
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Ein stromabwärts gelegener Entlastungskanal 45 ist mit der Druckkammer 24 verbunden, damit Hydrauliköl in der Druckkammer 24 abgelassen werden kann. Der stromabwärts gelegene Entlastungskanal 45 umfasst eine Radialbohrung 47, die sich vom Außenumfang des Flanschs 13 zu der Druckkammer 24 ausdehnt, und eine Axialbohrung 48, die sich von der an der Motorabdeckung 11 angrenzenden Widerlagerfläche des Flanschs 13 zu der Radialbohrung 47 erstreckt. Die Axialbohrung 48 weist an der an der Motorabdeckung 11 angrenzenden Widerlagerfläche des Flanschs 13 eine Auslassöffnung auf. In dem stromabwärts gelegenen Entlastungskanal 45 ist ein stromabwärts gelegenes Entlastungsventil 46 angebracht, das sich öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer 24 einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Eine Ölkanalnut 49 ist in der an der Motorabdeckung 11 angrenzenden Widerlagerfläche des Flanschs 13 so ausgebildet, dass sie sich vom Auslass des stromabwärts gelegenen Entlastungskanals 45 zum Außenumfang des Gehäuses 9 erstreckt. Eine ebene Fläche 50 ist am Außenumfang des Gehäuses 9 ausgebildet. Die Ölkanalnut 49 kommuniziert mit dem Inneren der Motorabdeckung 11 über den Spalt, der zwischen der ebenen Fläche 50 und der Innenwand der Spanner-Montageöffnung 12 bestimmt wird.
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Nun wird die Funktionsweise des Kettenspanners 1 beschrieben.
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Wenn während des Betriebs des Motors die Spannung der Kette 6 abnimmt, stößt der Kolben 10 aufgrund der kombinierten Vorspannkraft der Rückstellfeder 22 und der Hilfsfeder 23 aus dem Gehäuse vor, wodurch das Spiel der Kette 6 beseitigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird Hydrauliköl von der Ölpumpe durch den Ölzufuhrkanal 25 so in die Druckkammer 24 eingeleitet, dass sich der Kolben 10 schnell bewegt.
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Wenn sich während des Betriebs des Motors die Spannung der Kette 6 erhöht, wird der Kolben 10 aufgrund der Spannung der Kette 6 in das Gehäuse gedrückt, wodurch die Spannung der Kette 6 verringert wird. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich die Schraubspindel 18 gegenüber dem Kolben 10, während der sich wegen der Schwingung der Kette 6 innerhalb des Bereichs des Spalts zwischen dem Innengewinde 16 und dem Außengewinde 17 hin und her bewegt. Gleichzeitig entweicht Hydrauliköl aus der Druckkammer 24 durch einen Sickerspalt 51, der zwischen den Gleitflächen des Kolbens 10 und dem Gehäuse 9 bestimmt wird, in den Motorraum, wodurch eine Dämpfungswirkung erzeugt wird, durch die der Kolben 10 sich langsam bewegen kann.
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Wenn der Motor angehalten wird, kann, entsprechend den angehaltenen Stellungen der mit den Nockenwellen verbundenen Nocken (nicht dargestellt), die Spannung der Kette 6 hoch bleiben. Weil jedoch die Kette 6 nicht schwingt, während der Motor ruht, wird die tragende Gewindeflanke 20 des Innengewindes 16 des Kolbens 10 durch die tragende Gewindeflanke 20 des Außengewindes 17 der Schraubspindel 18 so gehalten, dass der Kolben 10 fest in seiner Stellung bleibt. Dies verringert das Spiel der Kette, wenn der Motor wieder anläuft, wodurch ein sanftes Anfahren des Motors sichergestellt wird.
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Wenn sich bei laufendem Motor die Spannung der Kette 6 plötzlich und kräftig erhöht, steigt bei geschlossenem Rückschlagventil 27 der Druck in der Druckkammer 24 an, wodurch sich das stromabwärts gelegene Entlastungsventil 46 öffnet. Als Folge davon strömt Hydrauliköl in der Druckkammer 24 durch den stromabwärts gelegenen Entlastungskanal 45 in den Motorraum, wodurch der Kolben 10 in das Gehäuse 9 gedrückt werden kann. Dadurch nimmt die Spannung der Kette 6 ab.
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Wenn in einer Umgebung mit Niedrigtemperatur wie in kalten Gegenden oder während des Winters Hydrauliköl unter Hochdruck von der Ölpumpe durch das Ölloch 26 zugeführt wird, steigt der Druck im Ölzufuhrkanal 25 an, wodurch das stromaufwärts gelegene Entlastungsventil 34 geöffnet wird. Als Folge davon wird Hydrauliköl im Ölzufuhrkanal 25 in den Motorraum abgelassen. Dies verhindert einen Druckanstieg im Ölzufuhrkanal 25.
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Wenn bei diesem Kettenspanner 1 der Druck im Ölzufuhrkanal 25 in einer Umgebung mit Niedrigtemperatur ansteigt, öffnet sich das stromaufwärts gelegene Entlastungsventil 34, wodurch Hydrauliköl im Ölzufuhrkanal 25 abgelassen wird. So wird Hochdruck-Hydrauliköl von der Ölpumpe in die Druckkammer 24 zugeführt, nachdem sein Druck im Ölzufuhrkanal 25 verringert worden ist. Das verhindert einen Druckanstieg in der Druckkammer 24 und demzufolge ein Überspannen der Kette 6.
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Indem beim Kettenspanner 1 die tragende Gewindeflanke 20 des Außengewindes 17 mit einer satinierten Oberfläche versehen wird, ist beim Anhalten das Motors das Auftreten von Schlupf zwischen den tragenden Gewindeflanken 20 des Außengewindes 17 und des Innengewindes 16 weniger wahrscheinlich als im Fall, wo eine derartige satinierte Oberfläche fehlt, und somit kann der Kolben eindeutig in Position gehalten werden.
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Indem bei diesem Kettenspanner 1 die nichtreaktive Schicht auf der Oberfläche des Außengewindes 17 ausgebildet wird, ist das Entstehen von Molybdändisulfid (MoS2) weniger wahrscheinlich, selbst wenn Öl als Hydrauliköl verwendet wird, das Molybdändithiocarbamat (MoDTC) oder Molybdändithiophosphat (MoDTP) (was als ”FM-Öl” bekannt ist) enthält, so dass Schlupf zwischen den tragenden Gewindeflanken 20 des Außengewindes 17 und des Innengewindes 16 besser verhindert werden kann.
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7 zeigt den Kettenspanner 61 nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Elemente, die jenen der ersten Ausführungsform entsprechen, werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung wird weggelassen.
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Eine Ringpassnut 63 ist im Innenumfang des Gehäuses 9 in der Nähe seines offenen Endes ausgebildet. Ein Passring 62 ist in die Ringpassnut 63 eingebaut und umfasst den Außenumfang des Kolbens 10 elastisch. Eine Vielzahl von mit axialem Abstand versehene Umfangsnuten 64 sind im Außenumfang des Kolbens 10 ausgebildet. Der Passring 62 kann in jede der Umfangsnuten 64 eingreifen.
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Jede Umfangsnut 64 umfasst eine konische Oberfläche 65, entlang welcher der Passring 62 während seiner radialen Ausdehnung gleitet, wodurch sich der Kolben 10 bewegen kann, wenn eine Kraft auf den Kolben 10 ausgeübt wird, die den Kolben 10 aus dem Gehäuse 9 herausdrücken will, und eine Anschlagfläche 66, die mit dem Passring 62 in Eingriff kommt, wodurch eine Bewegung des Kolbens 10 verhindert wird, wenn eine Kraft auf den Kolben 10 ausgeübt wird, die den Kolben 10 in das Gehäuse 9 hineindrücken will.
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Wenn beim Anhalten das Motors die Spannung der Kette 6 hoch bleibt, wird die Bewegung des Kolbens 10 in das Gehäuse hinein durch den Eingriff zwischen der Umfangsnut 64 und dem Passring 62 begrenzt.
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Am Auslass des Ölzufuhrkanals 25 ist ein Rückschlagventil 67 vorgesehen, das einen Rückfluss von Hydrauliköl in der Druckkammer 24 in den Ölzufuhrkanal 25 verhindert. Das Rückschlagventil 67 umfasst einen Ventilsitz 68, der am Boden des Gehäuses 9 ausgebildet ist, einen kugelförmigen Ventilkörper 70 zum Öffnen und Schließen einer Ventilöffnung 69, die im Ventilsitz 68 ausgebildet ist, und einen Halter 71 zur Begrenzung des Bewegungsbereichs des Ventilkörpers 70. Wie in der ersten Ausführungsform kann der Ventilkörper 70 eine unbeschichtete Stahlkugel sein, so wie sie in den konventionellen Kettenspannern benutzt werden, sie ist jedoch bevorzugt eine Keramikkugel oder eine mit einem Keramikmaterial beschichtete Stahlkugel. Wenn bei dieser Anordnung der Kettenspanner 61 an einem Dieselmotor angebracht ist, kann der Verschleiß des Ventilkörpers 70 aufgrund des im Hydrauliköl enthaltenen Rußes minimiert werden. Nachdem der Ventilsitz 68 einer Wärmebehandlung (wie etwa Aufkohlen oder Nitrokarburieren) unterzogen worden ist, wird an seiner an den Ventilkörper 70 angrenzenden Oberfläche bevorzugt ein diamantartiger Kohlenstofffilm (DLC) ausgebildet. Wenn bei dieser Anordnung der Kettenspanner 61 an einem Dieselmotor angebracht ist, kann der Verschleiß seiner an den Ventilkörper 70 angrenzenden Oberfläche aufgrund des im Hydrauliköl enthaltenen Rußes minimiert werden.
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Wenn bei diesem Kettenspanner 61, wie in der ersten Ausführungsform, der Druck im Ölzufuhrkanal 25 in einer Umgebung mit Niedrigtemperatur ansteigt, öffnet sich das stromaufwärts gelegene Entlastungsventil 34, wodurch Hydrauliköl im Ölzufuhrkanal 25 abgelassen wird. So wird Hochdruck-Hydrauliköl von der Ölpumpe in die Druckkammer 24 zugeführt, nachdem sein Druck im Ölzufuhrkanal 25 verringert worden ist. Das verhindert einen starken Druckanstieg in der Druckkammer 24 und demzufolge ein Überspannen der Kette 6.
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Zusammenfassung
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Es wird ein Kettenspanner zur Verfügung gestellt, der ein Überspannen der Kette in einer Niedertemperaturumgebung verhindern kann.
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Der Kettenspanner umfasst ein zylindrisches Gehäuse 9 mit einem Boden, einen Kolben 10, der in das Gehäuse 9 verschiebbar eingeführt ist, einen Ölzufuhrkanal 25, durch welchen Hydrauliköl in eine durch das Gehäuse 9 und den Koben 10 definierte Druckkammer 24 eingeleitet wird, ein an einem Auslass des Ölzufuhrkanals 25 angeordnetes Rückschlagventil 27 und eine den Kolben 10 vorspannende Rückstellfeder 22, damit dieser aus dem Gehäuse 9 vorsteht, wodurch die Kette 6 von dem Ende des aus dem Gehäuse 9 vorstehenden Kolbens 10 angedrückt wird, wobei der Kettenspanner ferner einen stromaufwärts gelegen Entlastungskanal 31, der sich von einem Zwischenabschnitt des Ölzufuhrkanals 25 verzweigt, und ein stromaufwärts gelegenes Entlastungsventil 34 umfasst, das in dem stromaufwärts gelegen Entlastungskanal 31 angeordnet und so aufgebaut ist, dass es sich öffnet, wenn der Druck in dem Ölzufuhrkanal 25 einen vorgegebenen Wert übersteigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-176821 A [0008]
- JP 2006-17214 A [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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