DE4327314A1 - Kettenspanner - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kettenspanner, wie er bei Kettentrieben in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, und insbesondere einen Kettenspanner, bei dem eine Blattfeder mit einem verformbaren Backen verbunden ist.

Kettenspanner dienen als Steuervorrichtung für eine Lei­ stungsübertragungskette oder ähnliche Leistungsübertra­ gungseinrichtungen, während die Kette zwischen mehreren Kettenrädern umläuft. Es ist im allgemeinen wichtig, eine gewisse Spannung in der Kette aufrechtzuerhalten, um Ge­ räusch, Durchrutschen oder das außer Eingriff geraten von Zähnen (im Falle verzahnter Riemen) zu vermeiden. Ein Rut­ schen zu verhindern ist besonders wichtig im Falle einer kettengetriebenen Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, da ein Rutschen die Zeitsteuerung der Nockenwelle um mehrere Grad verschiebt, wodurch die Brennkraftmaschine möglicher­ weise außer Betrieb gesetzt oder beschädigt wird. In der rauhen Umgebung, der eine Brennkraftmaschine ausgesetzt ist, kann jedoch die Kettenspannung zwischen einem sehr hohen und einem sehr niedrigen Wert schwanken und zwar als Folge der erheblichen Temperaturänderungen und der Unterschiede zwi­ schen den linearen Ausdehnungskoeffizienten der verschiede­ nen Maschinenteile einschließlich der Kette und des Ketten­ spanners. Außerdem kann die Abnutzung der Kettenteile nach längerem Betrieb ein Nachlassen der Kettenspannung zur Folge haben. Ferner können Torsionsschwingungen der Nockenwelle und hierdurch hervorgerufene Torsionsschwingungen beträchtli­ che Schwankungen der Kettenspannung hervorrufen. Diese Span­ nungsschwankungen resultieren in einer Kettenlängung, die durch die Kettensteifigkeit bestimmt wird.

Üblicherweise verwenden Kettenspanner eine Blattfeder, die unter Spannung mit einem Backen verbunden ist, um eine Span­ nung auf eine Kette auszuüben. Die Blattfeder hat eine ge­ krümmte Form, und der Backen ist relativ eben. Der Backen besteht außerdem aus einem Material, das sich unter einer Kraft bei hohen Temperaturen verformt bzw. "kriecht". Die Blattfeder wird entsprechend der Form des Backens gebogen und mit diesem verriegelt. Durch die Vorspannung der Blatt­ feder, die zu ihrer ursprünglichen stärker gekrümmten Form zurückkehren möchte, wird auf den Backen eine Kraft ausge­ übt. Wenn somit im Betrieb der Brennkraftmaschine die Tem­ peratur des Backens ansteigt, bewirkt die von der Blattfeder ausgeübte Kraft, daß sich der Backen in eine stärker ge­ krümmte Form verformt. Durch diese Verformung wird eine Spannung auf die Kette ausgeübt. Die Blattfederanordnung ist relativ zur Kette so angeordnet, daß der Backen, wenn er stärker gekrümmt wird, an einem Trum der Kette angreift, um dadurch die Kettenspannung zu erhöhen.

Kettenspanner sind aus der US 3,490,302; 4,921,472 und 5,055,088 bekannt. Diese vorbekannten Kettenspanner verwen­ den jedoch Blattfedern, die eine komplizierte Form haben oder die Verwendung getrennter Befestigungsmittel wie z. B. Stifte erfordern oder Ausnehmungen zum Verriegeln der Blatt­ feder und des Backens benötigen. Diese Merkmale erhöhen die Herstellungs- und Zusammenbaukosten. Außerdem können Ausspa­ rungen in der Blattfeder zu Spannungskonzentrationen führen, die die Betriebssicherheit und -zuverlässigkeit des Ketten­ spanners nachteilig beeinflussen. Außerdem machen solche Aussparungen die Herstellung aufwendig.

Demgemäß ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ket­ tenspanner zu schaffen, bei der die Blattfeder an dem Backen angebracht ist, ohne daß hierzu irgendwelche Aussparungen in der Blattfeder oder getrennte Befestigungsmittel erforder­ lich sind.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Kettenspanner besteht aus einer Blattfeder und einem Kunststoffbacken. Die Blattfeder kann aus einem einfachen rechteckigen Metallstreifen herge­ stellt sein, der in eine gekrümmte Form gebogen und so di­ mensioniert ist, daß er in eine Tasche des Backens paßt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Backen ebener ausgebildet als die Blattfeder und aus einem Kunststoff, wie z. B. Nylon, hergestellt, der bei größerer Last und Temperatur "kriecht". Auf der konkaven Seite des Backens ist eine Tasche vorgesehen. An jedem Ende der Tasche befindet sich ein Hohlraum. Die Blattfeder wird mit dem Backen mechanisch dadurch verriegelt, daß die Blatt­ feder in die Tasche und jedes Ende der Blattfeder in einen Hohlraum eingesetzt wird. Auf diese Weise ist die Blattfeder mechanisch so festgelegt, daß sie eine Kraft auf den Backen ausübt, ohne daß irgendwelche Befestigungsmittel oder Aus­ sparungen in der Blattfeder vorgesehen werden müßten, welche zu Spannungskonzentrationen führen könnten. Da ferner die Blattfeder in der Tasche durch drei Seiten des Backens "ein­ gekapselt" ist, ist die Blattfeder gegen eine Berührung ir­ gendwelcher Bügel oder Träger, an denen der Kettenspanner befestigt werden kann, geschützt. Dies ist insofern vorteil­ haft, als ein Metall-gegen-Metall-Kontakt das Öl mit Metall­ teilchen verschmutzen könnte. Schließlich führt diese Kon­ struktion zu erhöhter Festigkeit des Backens, da der voll­ ständige Querschnitt des Backens an beiden Enden die Kraft von der Feder aufnimmt. Die Folge ist ein stärkerer Backen, der im Betrieb weniger leicht zu Schaden kommen kann.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Blattfeder für einen Kettenspanner;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite der Blattfeder in Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Backens für den Ketten­ spanner;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Unterseite des Backens in Blickrichtung der Pfeile 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht des Backens von der entgegengesetzten Seite im Vergleich zu Fig. 3;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Kettenspanners;

Fig. 7 eine Ansicht des Kettenspanners im Betrieb, wenn der Backen noch nicht verformt worden ist;

Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht des Ketten­ spanners, wenn sich der Backen unter der Kraft der Blattfeder bei erhöhter Temperatur der zugehörigen Brennkraftmaschine verformt hat und hierdurch die Kette spannt;

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 5;

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 in Fig. 5;

Fig. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie 11-11 in Fig. 6.

Es wird zunächst auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen, die einen Kettenspanner beim Spannen einer Kette zeigen. Der Kettenspanner ist an einer Abstützung 2 durch ein sich durch ein Loch 6 erstreckendes Befestigungsmittel 3 am Ende 4 so gelagert, daß der Kettenspanner 1 entlang einer Kette 5 ver­ läuft. Das zweite Ende 10 des Kettenspanners 1 ist nicht an der Abstützung 2 befestigt und daher in der Lage, auf der Fläche 11 der Abstützung 2 entlang zu gleiten. Der Ketten­ spanner 1 ist so angeordnet, daß seine konvexe Seite 12 an der Kette 5 anliegt. Wie bei einem Vergleich der Fig. 7 und 8 zu sehen ist, spannt der Kettenspanner 1 die Kette 5, wenn der Kettenspanner 1 stärker gekrümmt wird, d. h., wenn er sich in den Richtungen 13 und 14 verformt. Das Ausmaß der Krümmung des Kettenspanners 1 hängt von der Temperatur der zugehörigen Maschine (nicht gezeigt) ab.

Der Kettenspanner besteht aus einer Blattfeder 15 und einem Kunststoff-Backen 20. Der Backen 20 besteht aus einem Mate­ rial, das "kriecht" bzw. sich verformt, wenn es einer Kraft bei hoher Temperatur ausgesetzt ist. Die Blattfeder 15 ist am Backen 20 so angebracht, daß sie auf diesen eine Kraft ausüben kann. Wenn somit die Betriebstemperatur der Maschine (nicht gezeigt) steigt, wird der Backen 20 aufgrund der von der Blattfeder 15 ausgeübten Kraft und der den Backen 20 er­ wärmenden Maschinenwärme stärker gekrümmt, wodurch in der Kette 5 eine Spannung erzeugt wird. Durch die im folgenden genauer zu beschreibende Konstruktion der Blattfeder 15 und des Backens 20 kann die Blattfeder 15 an dem Backen 20 ohne die Verwendung von Aussparungen in der Blattfeder oder ge­ trennten Befestigungsmitteln angebracht werden.

Wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, ist die Blattfeder 15 mit einem ersten Biegeradius gekrümmt geformt und rechteckig ausgebildet. Die Länge der Blattfeder 15 ist geringfügig kleiner als die Länge der Tasche 21 des Backens 20.

Wie in den Fig. 3 bis 5 zu sehen ist, ist der Backen 20 ebenfalls gekrümmt ausgebildet, wenn auch weniger stark ge­ krümmt als die Blattfeder 15. Der erste Biegeradius der Blattfeder 15 ist kleiner als der zweite Biegeradius des Backens 20, wie sich am besten aus einem Vergleich der Fig. 1 und 3 ergibt. Der Backen 20 besteht aus einem Kunststoff­ material, wie z. B. Nylon, das bei größeren Kräften unter höheren Temperaturen "kriecht". Ein handelsübliches Mate­ rial, wie z. B. Nylon 6/6 kann beispielsweise verwendet wer­ den. Die Merkmale eines Kettenspanners, der einen derartigen Kunststoff verwendet, sind in der oben erwähnten US 3,490,302 beschrieben, deren Offenbarung Teil dieser Anmeldung sein soll.

Der Backen 20 besitzt eine Tasche 21, die auf der konkaven Seite 22 angeordnet ist. Die Tasche 21 schließt die Blattfe­ der 15 auf drei Seiten ein, wie am besten in Fig. 9 zu sehen ist. Genauer gesagt, wird die Tasche 21 von der Seitenwand 23, dem Taschenboden 24 und einer Einfassung 25 des Backens 20 gebildet. Die Seitenwand 23 ist wesentlich höher als die Einfassung 25. Die Einfassung 25 ist so dimensioniert, daß die Blattfeder 15 in die Tasche 21 eingeschoben werden kann und danach darin verbleibt, d. h. daß sie die Blattfeder 15 daran hindert, aus der Tasche 21 wieder herauszugleiten. Da der Backen 20 weniger stark als die Blattfeder 15 gekrümmt ist, wenn die Blattfeder 15 in der Tasche 21 sitzt, greift der Mittelabschnitt 30 der Blattfeder 15 am Mittelabschnitt 31 des Taschenbodens 24 an, wie am besten in Fig. 11 zu se­ hen ist.

An jedem Ende der Tasche 21 befindet sich eine Rändelung 32, die einen Hohlraum 33 bildet. Genauer gesagt wird der Hohl­ raum 33 von der Seitenwand 23, dem Taschenboden 24, der Ein­ fassung 25, der Taschenendwand 26 und der Bodenfläche 34 der Rändelung 32 gebildet, wie am besten in Fig. 10 zu sehen ist. Jedes Ende der Blattfeder 15 greift, da der Backen 20 weniger stark gekrümmt ist als die Blattfeder 15, an der Bodenfläche 34 der Rändelung 32 an, die an jedem Ende des Backens 20 vorgesehen ist, wie am besten aus Fig. 11 hervor­ geht. Auf diese Weise wird die Blattfeder 15 in der Tasche 21 gehalten, und sie übt hierbei eine Kraft auf den Backen 20 aus.

Die Blattfeder 15 wird in den Backen 20 wie folgt eingebaut: die Blattfeder 15 wird verformt, bis ihre Krümmung der des Backens 20 entspricht. Die Blattfeder 15 wird dann über die Einfassung 25 in die Tasche 21 eingesetzt. Wird die Blattfe­ der 15 losgelassen, fällt sie in ihre Position hinter der Einfassung 25. Jedes Ende der Blattfeder 15 wird dadurch gehalten, daß es von der Bodenfläche 34 der Rändelung 32 und der Einfassung 25 erfaßt wird. Die Einfassungen 25 haben ferner den Zweck, die Blattfeder 15 daran zu hindern, mit irgendwelchen Bügeln oder Laschen, an denen der Kettenspan­ ner 1 befestigt werden kann, in Berührung zu kommen. Wenn die Blattfeder 15, wie oben beschrieben, in dem Backen 20 positioniert ist, hat die Blattfeder 15 die Neigung, wieder in ihre ursprüngliche gekrümmte Form zurückzukehren. Die Blattfeder 15 übt somit eine Kraft auf den Backen 20 aus, und diese Kraft hilft mit, daß sich der Backen 20 bei höhe­ ren Temperaturen verformen bzw. "kriechen" kann, um die richtige Spannung in der Kette 5 aufrechtzuerhalten. Die Kräfte, die von der Blattfeder 15 auf jedes Ende des Backens 20 ausgeübt werden, sind im wesentlichen gleich aufgrund des symmetrischen Aufbaues der Blattfeder 15 und des Backens 20. Die in der Blattfeder 15 herrschenden Spannungen sind eben­ falls im wesentlichen gleich aufgrund des symmetrischen Auf­ baues der Blattfeder 15 und der Art und Weise, in der jedes Ende der Blattfeder 15 im Backen 20 mechanisch gehalten wird.

Der beschriebene Kettenspanner kann mit besonderem Vorteil bei Zeitsteuereinrichtungen für Brennkraftmaschinen, bei de­ nen nur ein kurzes Trum der Kette 5 zwischen benachbarten Kettenrädern vorhanden ist, eingesetzt werden. Kleinere Brennkraftmaschinen mit Stößeln sind normalerweise von die­ sem Typ. Die Fig. 7 und 8 zeigen den Kettenspanner beim Spannen einer derartigen Einrichtung, wie bereits weiter oben beschrieben wurde. Es versteht sich natürlich, daß der Kettenspanner außer zum Spannen von Zeitsteuerketten einer Brennkraftmaschine zum Spannen auch anderer Einrichtungen verwendet werden kann.

Claims (11)

1. Kettenspanner (1) mit einer Blattfeder (15) und einem Backen (20) zum Ausüben einer Spannung auf eine Kette (5), der aus einem Kunststoff besteht, welcher eine Kriech­ verformung erfährt, wenn er einer Kraft bei erhöhten Tempe­ raturen ausgesetzt ist, wobei der Backen (20) eine die Blattfeder (15) aufnehmende Tasche (21) zwischen einem er­ sten Ende (4) und einem zweiten Ende (10) aufweist, die an dem ersten Backenende (4) und dem zweiten Backenende (10) und entlang einer ersten Seite des Backens (20) geschlossen und entlang einer zweiten Seite des Backens (20) zur Aufnah­ me der Blattfeder (15) offen ist.

2. Kettenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die offene Taschenseite einen Einfassungsab­ schnitt (25) umfaßt, welcher eine ausreichende Höhe hat, um eine Bewegung der Blattfeder (15) nach dem Einsetzen durch die offene Taschenseite hindurch zu verhindern.

3. Kettenspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (21) im wesentlichen von dem ersten Backenende (4) zu dem zweiten Backenende (10) ver­ läuft.

4. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (15) von dem ersten Ende der Tasche (21) zu dem zweiten Ende der Tasche (21) verläuft.

5. Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder von dem ersten Backenende (4) zu dem zweiten Backenende (10) verläuft.

6. Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelabschnitt (30) der Blattfeder (15) den Backen (20) zwischen dem ersten Backenende (4) und dem zweiten Backenende (10) berührt.

7. Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Backenende (4) und/oder das zweite Backenende (20) eine Rändelung (32) aufweisen, die einen Hohlraum (33) an einem Ende der Tasche (21) bildet, wobei die Blattfeder (15) mit einem Ende die Rändelung (32) innerhalb des Hohlraums (33) berührt.

8. Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (15) unter einem ersten Formradius gekrümmt ausgebildet ist.

9. Kettenspanner nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Backen (20) unter einem zweiten Formradius gekrümmt ausgebildet ist, welcher größer als der erste Form­ radius ist.

10. Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Backens (20) steifes, wärmestabilisiertes Nylon ist.

11. Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (21) entlang einer ersten Fläche (22) des Backens (22) vorgesehen ist und durch diese erste Fläche (24), eine Seitenwand (23) des Backens (20) und eine Seiteneinfassung (25) des Backens (20) gebildet wird, wobei die Seiteneinfassung (25) eine kleinere Höhe als die Seitenwand (23) und eine größere Höhe als die erste Dicke der Blattfeder (15) hat.