DE19938550A1 - Sperrklinken-Spannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Das Gehäuse (7) einer Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) ist aus einem Aluminium enthaltenden metallischen Material hergestellt, um das Gewicht der Spannvorrichtung (1) zu reduzieren. Eine harte Alunitschicht mit einer Dicke von 5 bis 50 mum ist auf der inneren Umfangsfläche einer in dem Gehäuse (7) ausgebildeten Kolbenaufnahmeöffnung (12) ausgebildet, und ein Schmiermittel ist in der Alunitschicht enthalten. Daher ist die Nutzungsdauer vor dem Auftreten eines Eingreifens oder Festfressens erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrklinken-Spannvorrichtung mit einem Spannvorrich­ tungsgehäuse mit einer darin ausgebildeten Kolbenaufnahmeöffnung, einem Kolben, der verschiebbar in der Kolbenaufnahmeöffnung des Spannvorrichtungsgehäuses angeordnet und mittels einer Feder derart gedrückt ist, daß ein Endabschnitt des Kolbens zum Außenbereich der Kolbenaufnahmeöffnung herausragt, und einer Sperrklinke, die schwenkbar auf einem Sperrklinkenstift gelagert ist, der auf dem Spannvorrichtungsgehäuse vorgesehen ist, wobei die Spannvorrichtung derart aus­ gebildet ist, daß sich ein Sperrklinkenzahn, der auf der Sperrklinke ausgebildet ist, mit Zahnstangenzähnen in Eingriff befindet, die auf einer äußeren Oberfläche des Kolbens ausgebildet sind, um ein Einrücken des Kolbens in die Kolbenaufnahmeöff­ nung zu verhindern.

Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Sperrklinken-Spannvorrich­ tung zum Beaufschlagen einer Steuerkette eines Fahrzeugmotors mit einer geeig­ neten Spannung.

In herkömmlicher Weise wird eine Steuerkette in einem Kettenantrieb zum Übertra­ gen einer rotatorischen Bewegung von einer Kurbelwelle auf eine Nockenwelle eines Automobilmotors verwendet. Ebenso wird eine Sperrklinken-Spannvorrichtung zum Ausüben einer Spannung auf die Steuerkette verwendet, d. h., die Spannvorrichtung ist angepaßt, um eine geeignete Spannung auf die Schlaffseite der Steuerkette aus­ zuüben, um dadurch Vibrationen zu unterdrücken, die andernfalls in der Steuerkette auftreten würden, wenn sich die Kette bewegt, und um ungeachtet einer Längung der Kette eine geeignete Druckkraft aufrechtzuerhalten.

Die herkömmliche Sperrklinken-Spannvorrichtung ist an einem Motorkörper an der Schlaffseite einer Kette - der Steuerkette - angeordnet. Die Kette ist um ein An­ triebszahnrad, das durch eine Kurbelwelle eines Motors gedreht wird, und ein Ab­ triebszahnrad angeordnet, das auf einer Nockenwelle befestigt ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Kette zwischen dem Antriebszahnrad und dem Abtriebs­ zahnrad.

Die Sperrklinken-Spannvorrichtung umfaßt einen Kolben, der von der Vorderseite eines Spannvorrichtungsgehäuses derart abragt, daß der Kolben eine hin- und her­ gehende Bewegung ausführen kann. Ein Endabschnitt des Kolbens drückt gegen die Rückseite eines Spannhebels an einer Position in der Nähe des freien Endes des Spannhebels. Der Spannhebel ist mittels einer Tragachse schwenkbar an dem Mo­ torkörper gelagert. Durch eine solche Anordnung ist eine Schuhoberfläche des Spannhebels in gleitenden Kontakt mit der Schlaffseite der Kette gebracht, um da­ durch eine Spannung auf die Kette auszuüben.

Das Spannvorrichtungsgehäuse weist eine Kolbenaufnahmeöffnung auf, in die der Kolben derart eingepaßt ist, daß der Kolben eine hin- und hergehende Bewegung ausführen kann. Der Kolben weist einen hohlen Abschnitt auf, der zu einer Endfläche des Kolbens hin öffnet, die zum Boden der Kolbenaufnahmeöffnung hin gerichtet ist. Eine Kolbenfeder ist in den hohlen Abschnitt eingesetzt und zwischen dem Boden der Kolbenaufnahmeöffnung und dem Boden des hohlen Abschnitts angeordnet, wo­ durch der Kolben zu jeder Zeit in eine solche Richtung gedrückt wird, daß der Kolben aus dem Spannvorrichtungsgehäuse ausrückt.

Eine Sperrklinke ist mittels eines Sperrklinkenstifts schwenkbar an dem Spannvor­ richtungsgehäuse gelagert. Die Sperrklinke weist Sperrklinken bzw. Sperrklinken­ zähne auf, die mit Zahnstangenzähnen eingreifen, die auf einer äußeren Oberfläche des Kolbens ausgebildet sind.

Eine Sperrklinkenfeder ist zwischen dem Spannvorrichtungsgehäuse und der Sperr­ klinke angeordnet und drückt die Sperrklinke, damit sie sich um den Sperrklinkenstift dreht, so daß sich die Sperrklinkenzähne zu jeder Zeit mit den Zahnstangenzähnen in Eingriff befinden. Durch den Eingriff zwischen den Sperrklinkenzähnen und den Zahnstangenzähnen ist verhindert, daß sich der Kolben in Einrückrichtung bewegt.

Bei der Sperrklinken-Spannvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau ist die Sperrklinken-Spannvorrichtung schwer, da das Spannvorrichtungsgehäuse aus grauem Gußeisen hergestellt ist.

Zur Beseitigung dieses Nachteils verwendet die vorliegende Erfindung ein Spannvor­ richtungsgehäuse, das aus einem Aluminium enthaltenden metallischen Material wie beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ausgebildet ist. Jedoch ver­ ursacht die bloße Verwendung eines Aluminium enthaltenden metallischen Materials für das Spannvorrichtungsgehäuse das folgende Problem. Eine Beanspruchung oder Belastung, die der Spannung der Kette entspricht, wirkt auf den Kolben. Des weite­ ren wirkt eine seitliche Kraft - eine senkrecht zu der Ausrückrichtung des Kolbens gerichtete Kraft - auf den Kolben, so daß der Kolben gegen die Gleitfläche der Kol­ benaufnahmeöffnung gedrückt ist. Deshalb nimmt der Reibungswiderstand an der Gleitfläche zu, wenn das Spannvorrichtungsgehäuse aus einem Aluminium enthal­ tenden metallischen Material ausgebildet ist, so daß, wenn sich der Kolben über eine Distanz von etwa 0,1 bis einige wenige Millimeter während der Drehung des Motors hin- und herbewegt, ein Eingreifen oder Festfressen zwischen dem Spannvorrich­ tungsgehäuse und dem Kolben auftritt und die Festigkeit der Kolbenaufnahmeöff­ nung des Spannvorrichtungsgehäuses vermindert ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sperrklinken- Spannvorrichtung mit einem reduzierten Gewicht bereitzustellen, bei der ein Ein­ greifen oder Festfressen verhindert ist, das andernfalls zwischen dem Spannvor­ richtungsgehäuse und dem Kolben auftreten würde.

Erfindungsgemäß ist die obige Aufgabe durch eine Sperrklinken-Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist eine Sperrklinken- Spannvorrichtung der eingangs genannten Art derart ausgebildet, daß das Spann­ vorrichtungsgehäuse aus einem Aluminium enthaltenden metallischen Material aus­ gebildet ist, daß ein harte Alunitschicht mit einer Dicke von 5 bis 50 µm auf der inne­ ren Oberfläche der Kolbenaufnahmeöffnung ausgebildet ist und daß ein Schmier­ mittel in der Alunitschicht enthalten ist.

Die auf der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung ausgebildete Alunit­ schicht enthält beispielsweise Molybdändisulfid oder ein Fluorharz als Schmiermittel.

Der Ausdruck "Aluminium enthaltendes metallisches Material" umfaßt Aluminium und Aluminiumlegierungen.

Da das Spannvorrichtungsgehäuse aus einem Aluminium enthaltenden metallischen Material ausgebildet ist, kann das Gewicht der Spannvorrichtung im Vergleich mit herkömmlichen Spannvorrichtungen, die ein Spannvorrichtungsgehäuse verwenden, das aus grauem Gußeisen ausgebildet ist, reduziert werden. Des weiteren ist eine harte Alunitschicht mit einer Dicke von 5 bis 50 µm auf der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung des Spannvorrichtungsgehäuses ausgebildet und ist ein Schmiermittel wie beispielsweise Molybdändisulfid oder ein Fluorharz in der Alunit­ schicht enthalten. Deshalb können die Nutzungsdauer vor dem Auftreten eines Fest­ fressens oder Eingreifens und die Festigkeit der Kolbenaufnahmeöffnung erhöht werden.

Verschiedene andere Aufgaben und Merkmale und viele der zugehörigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres offensichtlich werden, wenn die Erfindung unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels bei Betrachtung mit der beigefügten Zeichnung besser verstanden wird. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in einer geschnittenen Darstellung das Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Sperrklinken-Spannvorrichtung,

Fig. 2 in einer geschnittenen Darstellung, vergrößert, einen vorderen Endab­ schnitt des Kolbens aus Fig. 1,

Fig. 3 in einer geschnittenen Darstellung, vergrößert, eine Alunitschicht und

Fig. 4 in einem Diagramm die Nutzungsdauer vor dem Auftreten eines Ein­ greifens oder Festfressens für jedes Material, das für das Spannvor­ richtungsgehäuse verwendet wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Sperrklinken-Spannvorrichtung 1 an einem Motorkörper an der Schlaffseite einer Kette 6 - Steuerkette - angeordnet. Die Kette 6 ist um ein Antriebszahnrad 3, das durch eine Kurbelwelle 2 eines Motors gedreht wird, und ein Abtriebszahnrad 5 angeordnet, das auf einer Nockenwelle 4 befestigt ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Kette 6 zwischen dem Antriebszahnrad 3 und dem Ab­ triebszahnrad 5.

Bei der Sperrklinken-Spannvorrichtung 1 ragt ein Kolben 8 von der Vorderseite eines Spannvorrichtungsgehäuses 7 ab, so daß er eine hin- und hergehende Bewegung ausführen kann. Ein Endabschnitt 8A des Kolbens 8 drückt gegen die Rückseite ei­ nes Spannhebels 10 an einer Position in der Nähe dessen freien Endes. Der Spann­ hebel 10 ist mittels einer Tragachse 9 schwenkbar an dem Motorkörper gelagert. Durch eine solche Anordnung ist eine Schuhoberfläche 11 des Spannhebels 10 in gleitenden Kontakt mit der Schlaffseite der Kette 6 gebracht, um dadurch die Kette 6 mit Spannung zu beaufschlagen.

Das Spannvorrichtungsgehäuse 7 weist eine darin ausgebildete Kolbenaufnahmeöff­ nung 12 auf. Der Kolben 8 ist derart in die Öffnung 12 eingepaßt, daß er eine hin- und hergehende Bewegung ausführen kann. Der Kolben 8 weist einen darin ausge­ bildeten hohlen Abschnitt 13 auf. Der hohle Abschnitt 13 öffnet zu derjenigen Endflä­ che des Kolbens 8 hin, die zum Boden der Kolbenaufnahmeöffnung 12 hin gerichtet ist. Eine Kolbenfeder 14 ist in den hohlen Abschnitt 13 eingesetzt und zwischen dem Boden der Kolbenaufnahmeöffnung 12 und dem Boden des hohlen Abschnitts 13 angeordnet, um dadurch den Kolben 8 zu jeder Zeit in eine solche Richtung zu drücken, daß der Kolben 8 aus dem Spannvorrichtungsgehäuse 7 vorspringt.

Eine Sperrklinke 16 ist mittels eines Sperrklinkenstifts 15 schwenkbar an dem Spannvorrichtungsgehäuse 7 gelagert. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die Sperrklinke 16 Sperrklinkenzähne 17 und 18 auf, die mit Zahnstangenzähnen T kämmen, die auf einer äußeren Oberfläche des Kolbens 8 ausgebildet sind.

Eine Sperrklinkenfeder 19, die zwischen dem Spannvorrichtungsgehäuse 7 und der Sperrklinke 16 angeordnet ist, drückt die Sperrklinke 16 derart, daß sie sich um den Sperrklinkenstift 15 dreht, so daß sich die Sperrklinkenzähne 17 und 18 zu jeder Zeit mit den Zahnstangenzähnen T in Eingriff befinden. Durch den Eingriff zwischen den Sperrklinkenzähnen 17 und 18 und den Zahnstangenzähnen T ist verhindert, daß sich der Kolben 8 in Einrückrichtung bewegt, d. h. in der Fig. 2 nach links.

Das Spannvorrichtungsgehäuse 7 ist aus einem Aluminium enthaltenden metalli­ schen Material ausgebildet. Anschließend wird das Spannvorrichtungsgehäuse 7 einem Hartanodisieren ausgesetzt, so daß eine harte Alunitschicht 7A gemäß Fig. 3 als Beschichtung erzeugt ist. Des weiteren wird das Spannvorrichtungsgehäuse 7 einem zweiten elektrolytischen Prozeß in einer Lösung unterworfen, die Ammoni­ umtetrathiomolybdat enthält, so daß Molybdändisulfid 21 in feinen Poren 7B in der Alunitschicht 7A enthalten ist. Daher ist die Alunitschicht 7A, die auf der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung 12 des Spannvorrichtungsgehäuses 7 gebildet ist, geglättet. Die Dicke der Molybdändisulfid 21 enthaltenden harten Alunit­ schicht 7A ist aufgrund der folgenden Gründe auf 5 bis 50 µm festgelegt. Wenn die Dicke der harten Alunitschicht 7A 5 µm gleichkommt oder weniger als 5 µm beträgt, ist der Schmiereffekt der Alunitschicht 7A nicht für eine ausreichende Zeitdauer auf­ rechterhalten und nimmt die Festigkeit der Alunitschicht 7A ab. Wenn die Dicke der harten Alunitschicht 7A 50 µm gleichkommt oder größer als 50 µm ist, wird der Innen­ durchmesser der Kolbenaufnahmeöffnung 12 schwer kontrollierbar. Vorzugsweise wird die Dicke der harten Alunitschicht 7A auf den Bereich von 5 bis 30 µm festgelegt. Der oben beschriebene Prozeß zur Bildung einer Alunitschicht, die Molybdändisulfid enthält, wird derart durchgeführt, daß die harte Alunitschicht 7A auf zumindest der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung 12 des Spannvorrichtungsge­ häuses 7 ausgebildet wird. Jedoch kann der Prozeß derart ausgeführt werden, daß das gesamte Spannvorrichtungsgehäuse 7 mit der harten Alunitschicht 7A be­ schichtet wird.

Bei einer weiteren Ausführung wird, nachdem das Spannvorrichtungsgehäuse 7, das aus einem Aluminium enthaltenden metallischen Material ausgebildet ist, einem Hartanodisieren unterworfen wird, so daß eine harte Alunitschicht 7A als eine Be­ schichtung auf der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung 12 des Spannvorrichtungsgehäuses 7 erzeugt ist, ein Fluorharz auf die harte Alunitschicht 7A aufgebracht, so daß das Fluorharz innerhalb der harten Alunitschicht 7A als ein Schmiermittel enthalten ist. In diesem Fall kann eine Schicht aus dem Fluorharz des weiteren auf der inneren Oberfläche der harten Alunitschicht 7A ausgebildet werden.

Ein Vergleichstest wurde durchgeführt, um ein herkömmliches Spannvorrichtungsge­ häuse, das aus grauem Gußeisen hergestellt ist, ein Spannvorrichtungsgehäuse, das aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, und zwei Typen von Spannvorrich­ tungsgehäusen gemäß der vorliegenden Erfindung zu vergleichen. Bei den Spann­ vorrichtungsgehäusen des ersten und des zweiten Typs gemäß der vorliegenden Erfindung war das Spannvorrichtungsgehäuse 7 aus einem Aluminium enthaltenden metallischen Material ausgebildet und war eine harte Alunitschicht 7A auf der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung 12 ausgebildet. Des weiteren enthält bei dem Spannvorrichtungsgehäuse des ersten Typs gemäss der vorliegenden Er­ findung die harte Alunitschicht Molybdändisulfid, das als Schmiermittel dient, und enthält bei dem Spannvorrichtungsgehäuse des zweiten Typs gemäss der vorliegen­ den Erfindung die harte Alunitschicht ein Fluorharz, das als Schmiermittel dient. Fig. 4 zeigt die Ergebnisse des Vergleichstests.

Der Vergleichstest wurde wie folgt durchgeführt. Jede der Spannvorrichtungen war in demselben Zustand zusammengebaut, der dem in Fig. 2 gezeigten aktuellen Ge­ brauchszustand entspricht, wobei ein Kolben 8 verwendet wurde, der aus einem ge­ härteten Stahl ausgebildet ist. Unter Verwendung eines Schwingungserzeugers wurde eine zyklische Belastung F von 0 bis 200 kg - siehe Fig. 2 - auf den Endab­ schnitt 8A des Kolbens 8 ausgeübt, der in die Kolbenaufnahmeöffnung 12 des Spannvorrichtungsgehäuses 7 eingepaßt ist, wobei ein Kolbenhub von 0,1 mm und eine Frequenz von 100 Hz realisiert wurden. Die Nutzungsdauer vor dem Auftreten eines Eingreifens oder Festfressens wurde gemessen.

Bei dem Test umfaßten die Spannvorrichtungen eines jeden Typs gemäß der vorlie­ genden Erfindung eine Spannvorrichtung, bei der die Schmiermittel enthaltende harte Alunitschicht eine Dicke von 7 µm aufwies, eine Spannvorrichtung, bei der die Schmiermittel enthaltende harte Alunitschicht eine Dicke von 17 µm aufwies, eine Spannvorrichtung, bei der die Schmiermittel enthaltende harte Alunitschicht eine Dicke von 30 µm aufwies, und eine Spannvorrichtung, bei der die Schmiermittel ent­ haltende harte Alunitschicht eine Dicke von 40 µm aufwies.

Die Testergebnisse demonstrieren, daß selbst nach einem Verlauf von 1000 Stunden kein Eingreifen oder Festfressen bei dem Spannvorrichtungsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung auftrat, bei dem eine Molybdändisulfid oder ein Fluorharz enthaltende harte Alunitschicht - 7 µm, 17 µm, 30 µm oder 40 µm - auf der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung ausgebildet war. Jedoch trat ein Ein­ greifen oder Festfressen innerhalb von etwa 500 Stunden bei dem herkömmlichen Spannvorrichtungsgehäuse aus grauem Gußeisen und innerhalb von etwa 100 Stunden bei dem Spannvorrichtungsgehäuse aus einer Aluminiumlegierung auf.

Wie aus den Testergebnissen entnommen werden kann, weist das Spannvorrich­ tungsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Molybdändisulfid oder ein Fluorharz enthaltende harte Alunitschicht auf der inneren Umfangsfläche der Kolbenaufnahmeöffnung ausgebildet wurde, im Vergleich mit dem herkömmlichen Gehäuse, das aus grauem Gußeisen hergestellt wurde, und dem Gehäuse, das aus einer Aluminiumlegierung hergestellt wurde, eine längere Nutzungsdauer vor dem Auftreten eines Eingreifens oder Festfressens auf.

Offensichtlich sind im Licht der obigen Lehre zahlreiche Modifikationen und Variatio­ nen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher von selbst, daß die vorliegende Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche auch anders ausge­ führt werden kann, als es hier im speziellen beschrieben ist.

Claims (8)

1. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) mit
einem Spannvorrichtungsgehäuse (7) mit einer darin ausgebildeten Kolbenauf­ nahmeöffnung (12),
einem Kolben (8), der verschiebbar in der Kolbenaufnahmeöffnung (12) des Spannvorrichtungsgehäuses (7) angeordnet und mittels einer Feder (14) derart gedrückt ist, daß ein Endabschnitt (8A) des Kolbens (8) zum Außenbereich der Kolbenaufnahmeöffnung (12) herausragt, und
einer Sperrklinke (16), die schwenkbar auf einem Sperrklinkenstift (15) gelagert ist, der auf dem Spannvorrichtungsgehäuse (7) vorgesehen ist,
wobei die Spannvorrichtung (1) derart ausgebildet ist, daß sich ein Sperrklinken­ zahn (18), der auf der Sperrklinke (16) ausgebildet ist, mit Zahnstangenzähnen (T) in Eingriff befindet, die auf einer äußeren Oberfläche des Kolbens (8) ausge­ bildet sind, um ein Einrücken des Kolbens (8) in die Kolbenaufnahmeöffnung (12) zu verhindern,
dadurch gekennzeichnet, daß das Spannvorrichtungsgehäuse (7) aus einem Aluminium enthaltenden metallischen Material ausgebildet ist,
daß ein harte Alunitschicht (7A) mit einer Dicke von 5 bis 50 µm auf der inneren Oberfläche der Kolbenaufnahmeöffnung (12) ausgebildet ist und
daß ein Schmiermittel in der Alunitschicht (7A) enthalten ist.

2. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Alunitschicht (7A) im Bereich von 5 bis 30 µm liegt.

3. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannvorrichtungsgehäuse (7) aus Aluminium ausgebildet ist.

4. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel Molybdändisulfid ist.

5. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel ein Fluorharz ist.

6. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannvorrichtungsgehäuse (7) aus einer Aluminiumlegierung ausgebil­ det ist.

7. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel Molybdändisulfid ist.

8. Sperrklinken-Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel ein Fluorharz ist.