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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ketten- oder Riemenspanner
und im Besonderen, aber nicht ausschließlich, einen Spanner zum Spannen
einer Kette oder eines Riemens der Art, die beispielsweise in einem
Steuertrieb eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs verwendet wird.
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Verbrennungsmotoren
von Kraftfahrzeugen haben oft einen Steuerriemen- oder -kettenantrieb, der über Ketten-/Riemenräder an der
Kurbelwelle und der Nockenwelle läuft und verwendet wird, um
sicherzustellen, dass die Nockenwelle synchron mit der Kurbelwelle
angetrieben wird. Die Spannung einer solchen Kette bzw. eines solchen
Riemens variiert infolge von temperaturbedingtem Ausdehnen und Schrumpfen
von Motorteilen, von der Kurbelwelle und der Nockenwelle übertragenen
Drehschwingungen, der Motordrehzahl und von Kettendehnung infolge
von Kettenverschleiß oder
Temperaturschwankungen in Kettenkomponenten beträchtlich. Es ist wichtig, die
Kette oder den Riemen zu spannen und gespannt zu halten, um Geräusche und
die Wahrscheinlichkeit, dass die Kette oder der Riemen von den Zähnen der
Ketten-/Riemenräder
herunterspringt, zu verringern.
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Ketten-
oder Riemenspanner umfassen im Allgemeinen ein Gehäuse, dass
einen offenendigen Zylinder definiert, in dem ein Kolben in einer
Längsrichtung
verschiebbar beweglich ist und von einer Schraubenfeder nach außen aus
dem Zylinder vorgespannt wird, um die Kette oder den Riemen zu spannen.
Zwischen einer Höhlung
im Kolben und den Zylinderwänden
wird eine Fluiddruckkammer mit veränderlichem Volumen definiert.
Ein Druckventil lässt Hydraulikfluid
aus einer Quelle, wie einer Ölpumpe, in
die Druckkammer passieren, verhindert aber das Durchströmen von
Fluid in der umgekehrten Richtung. Das Fluid in der Überdruckkammer
dient auch zum Vorspannen des Kolbens aus dem Zylinder heraus in
Richtung auf die Kette oder den Riemen.
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Die
kombinierte Wirkung der Hydraulikfluiddruck- und der Schraubenfedervorspannkräfte bewegt
den Kolben aus dem Gehäuse
heraus und mit der Kette oder dem Riemen in Berührung zum Beseitigen der Lose.
Als Folge der vom Antrieb in der Kette hervorgerufenen Spannung
wird von der Kette eine entgegengesetzte Widerstandskraft auf den
Kolben ausgeübt.
Wenn die Spannung in der Kette oder in dem Riemen erhöht wird,
dann versucht die auf den Kolben ausgeübte resultierende Kraft, ihn
in den Zylinder zu bewegen. Eine solche Bewegung wird aber von dem
Rückschlagventil
verhindert, das das Entweichen von Hydraulikfluid aus der Kammer
verhindert. Die Unverdichtbarkeit des Hydraulikfluids verhindert
eine sofortige Zurückbewegung
des Kolbens, obwohl ein kleiner ringförmiger Zwischenraum zwischen
dem Kolben und der Zylinderwand etwas Fluid entweichen lassen und
ein begrenztes langsames Zurückziehen
des Kolbens zulassen kann.
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Das
Hydraulikfluid wird aus einer Druckquelle über einen radialen Durchgang,
wie in der DE-A-3639389
offenbart, in einer Wand des Spannergehäuses zum Rückschlagventil des Spanners zugeführt.
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Ein
bekannter Spannertyp ist in eine im Motorblock definierte Bohrung
eingeschraubt, um sicherzustellen, dass er mit Bezug auf die Kette
oder den Riemen richtig positioniert ist. Unmittelbar hinter der
Zylinderbohrung befindet sich eine Kammer zur Aufnahme des Rückschlagventils
und der radiale Durchgang erstreckt sich ausgehend von dieser. Jenseits
des radialen Durchgangs befindet sich ein äußeres ringförmiges Gewinde für den Eingriff
mit einem komplementären
Gewinde in der Bohrung und schließlich endet das Gehäuse in einem
Kopf, der mit einem Einführwerkzeug
in Eingriff genommen werden kann. Der Kopf ist so konstruiert, dass
er außerhalb
der Bohrung bleibt, wenn der Spanner eingeführt worden ist, und kann Ebenen
haben, damit ein Schraubenschlüssel
oder ein anderes geeignetes Werkzeug zum Einführen und Anziehen verwendet werden
kann.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ketten- oder
Riemenspanner mit einer kompakteren Anordnung bereitzustellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ketten- oder Riemenspanner vorgesehen,
umfassend einen Kolben, der in einer Bohrung eines Gehäuses zwischen
einer eingezogenen und einer ausgefahrenen Position verschiebbar ist,
eine von dem Kolben und der Bohrung definierte Kammer mit veränderlichem
Volumen zum Aufnehmen von Druckhydraulikfluid, einen von der Kammer durch
das Gehäuse
zu einem Einlass verlaufenden Fluiddurchgang für die Verbindung mit einer
Hydraulikfluidquelle, wobei das Gehäuse ein Außengewinde zum Anbringen in
einer tragenden Bohrung mit Gewinde hat, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Teil des Gewindes eine Querrille hat, die mit dem
Einlass des Fluiddurchgangs in Verbindung steht, um Fluid über das
Gewinde fließen
zu lassen.
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Die
Anordnung der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass die Gehäusebohrung
und daher die Kammer sich im Vergleich zu früheren Konstruktionen weiter
in das Gehäuse
hinein erstrecken, da der Einlass des Fluiddurchgangs (und daher
das geschlossene Ende der Bohrung) nicht vom Gewindeabschnitt des
Gehäuses
entfernt zu sein braucht.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gewinde radial außen an der
Bohrung im Gehäuse angeordnet.
Dies steht im Gegensatz zu früheren Konstruktionen,
bei denen das Gewinde rückwärtig von
der Bohrung im Gehäuse
und von ihr beabstandet angeordnet ist, um Raum für den radialen
Durchgang zu gewähren.
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Vorzugsweise
ist zwischen der Kammer und dem Fluiddurchgang ein Rückschlagventil
zum Verhindern des Fluidflusses von der Kammer zum Fluiddurchgang
bereitgestellt.
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Das
Gewinde ist idealerweise in einer Richtung entlang einer Längsachse
des Spanners angeordnet, zwischen einem offenen Ende der Bohrung und
dem Rückschlagventil.
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Vorzugsweise
verläuft
der Fluiddurchgang von einem von der Bohrung distalen Ende des Rückschlagventils
zu einem Ende des Gewindes.
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Vorzugsweise
hat der Spanner einen Befestigungskopf, durch den er in die tragende
Bohrung mit Gewinde eingeführt
werden kann. Das Rückschlagventil
kann in einem Hohlraum in dem Kopf angeordnet sein.
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Der
Kopf kann neben dem Gewinde und vorzugsweise an einem Ende des Spanners
angeordnet sein. Der Durchgang verläuft idealerweise von dem Hohlraum
an dem distalen Ende des Rückschlagventils
zu dem Gewinde und kann in einem spitzen Winkel zur Längsachse
des Spanners angeordnet sein.
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Der
Spanner kann vorzugsweise ferner eine Fluiddichtung aufweisen, die
an den Spannerkopf angrenzt.
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Die
Kombination aus einem Ketten- oder Riemenspanner und einem Tragelement,
in dem der Spanner aufgenommen ist, wobei der Spanner Folgendes
umfasst: einen Kolben, der in einer Bohrung eines Gehäuses zwischen
einer eingezogenen und einer ausgefahrenen Position verschiebbar
ist, eine von dem Kolben und der Bohrung definierte Kammer mit veränderlichem
Volumen zum Aufnehmen von Druckhydraulikfluid, einen von der Kammer
durch das Gehäuse
zu einem Einlass verlaufenden Fluiddurchgang für die Verbindung mit einer
Hydraulikfluidquelle, wobei das Gehäuse ein Außengewinde zum Anbringen in
einer tragenden Bohrung im Tragelement hat, wobei die Bohrung ein
Innengewinde hat, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des
Innen- oder des Außengewindes
oder von beiden eine Querrille hat, die mit dem Einlass des Fluiddurchgangs
in Verbindung steht, um Fluid über
das Gewinde fließen
zu lassen.
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Im
Folgenden wird eine spezifische Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung,
jedoch nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Längsansicht eines Kettenspanners
vom Stand der Technik,
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2 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Längsansicht eines erfindungsgemäßen Kettenspanners;
und
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3 eine
perspektivische Ansicht von einer Seite der vorliegenden Erfindung.
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Nunmehr
mit Bezug auf die Zeichnungen, der Kettenspanner vom Stand der Technik
hat einen Gehäusekörper 1,
der zum Einführen
desselben in eine im Zylinderblock eines Verbrennungsmotors (nicht
gezeigt) definierte Bohrung bestimmt ist. Zu diesem Zweck hat der
Körper 1 an
einem Ende einen Kopf 2 mit einer Mehrzahl von Ebenen F
zum Ansetzen eines geeigneten Befestigungswerkzeugs (nicht gezeigt)
und einen angrenzenden Teil mit Gewinde 3, durch den der
Spanner mit der Motorbohrung (nicht gezeigt) in Schraubeingriff
gebracht wird.
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Der
Spannerkörper 1 ist
allgemein zylindrisch und hat eine Blindbohrung 4, die
zum Aufnehmen eines verschiebbaren hohlen Kolbens 5 an
einem Ende offen ist. Das freiliegende Ende 5a des Kolbens 5 ist
geschlossen und kann mit einer/einem beweglichen Kettenführung oder
-schuh (nicht gezeigt) in Eingriff kommen.
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Das
Innere der Bohrung 4 und der Kolben 5 definieren
eine Druckkammer mit veränderlichem
Volumen 7, die mit Hydrauliköl gefüllt ist. Die Kammer 7 wird über einen
radialen Durchgang 8 und ein Kügel-Rückschlagventil 9 mit Öl aus einem Ölvorratsbehälter (nicht
gezeigt) versorgt. Wenn der Druck des durch den Durchgang 8 zugeführten Öls den in
der Kammer 7 übersteigt,
wird die Kugel aus ihrem Rückschlagventilsitz
gehoben und lässt Öl in die
Kammer 7 durch. Umgekehrt kehrt die Kugel, wenn der Öldruck in
der Kammer 7 den der Zuführung übersteigt, wieder auf ihren
Sitz zurück
und das Rückschlagventil 9 wird
geschlossen, um das Entweichen von Öl aus der Kammer 7 zu
verhindern. Eine Düse 10 im
Inneren der Kammer unterstützt
den Fluss des Hydraulikfluids in ihr.
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Aus
der Figur ist ersichtlich, dass der radiale Durchgang 8 in
einer Region des Gehäuses
zwischen dem Boden der Bohrung 4 und dem vom Außengewinde 3 umgebenen
Bereich angeordnet ist.
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Der
Kolben 5 hat eine kleine zentrale Öffnung 11 an seinem
geschlossenen Ende, die als Ablass für Luft und überschüssiges Fluid in der Druckkammer 7 dient,
wie gut bekannt ist. Eventuelle Lufteinschlüsse im Öl in der Kammer 7 sind
unerwünscht und
werden über
die Entlüftungsöffnung 11 an
die Luft abgelassen. Der Zugang zur Entlüftungsöffnung 11 ist durch
einen Entlüftungsverschluss 12 bekannter
Konstruktion eingeschränkt,
um das Entweichen von Luft und Fluid zu begrenzen.
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Eine
Druckfeder 13 ist koaxial zwischen dem geschlossenen Ende
des Kolbens 5 und der Basis der Gehäusebohrung 4 angeordnet
(aus Deutlichkeitsgründen
ist in den Figuren nur ein Teil der Feder dargestellt) und dient
zum Vorspannen des Kolbens 5 nach außen aus dem Gehäusekörper 1 in
Richtung auf die Kette, um sie zu spannen.
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Zwischen
dem Kolben 5 und der Druckfeder 13 ist ein Gesperremechanismus 14 angeordnet
mit der Aufgabe, ein übermäßiges Zurückziehen
des Kolbens 5 zu verhindern, selbst wenn der Fluiddruck niedrig
ist. Der Mechanismus wird von einem Zylinder 15 mit einer
spiralverzahnten Rille, in der eine Sperrklinke (versteckt) am Kolben 5 schrittweise
einrastet, ausgestaltet.
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Jetzt
mit Bezug auf die 2 und 3 hat der
beispielhafte Spanner der vorliegenden Erfindung viele Merkmale
mit der Konstruktion vom Stand der Technik gemeinsam. Teile, die
denen in 1 entsprechen, sind mit den gleichen, aber um 100 vergrößerten Bezugsnummern
bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben außer insofern,
als sie sich von ihren Gegenstücken
in 1 unterscheiden. Der wesentliche Unterschied gegenüber der
Konstruktion vom Stand der Technik in 1 ist, dass
sich die Kammer mit veränderlichem
Volumen 107 weiter nach hinten in den vom Außengewinde 103 umgebenen
Bereich erstreckt und das Rückschlagventil 109 in
einem im Kopf 102 definierten Hohlraum 120 angeordnet
ist. Der radiale Öldurchgang
wurde durch einen Duchgang 108 ersetzt, der sich in einem
spitzen Winkel zur Längsachse
des Spanners von der Rückseite
des Rückschlagventilhohlraums 120 bis
zum Anfang des Gewindes 103 unmittelbar neben dem Kopf 102 erstreckt.
Das Gewinde 103 hat eine quer darüber verlaufende Querrille 121 zum
Leiten von Öl von
der Zuführung
zu einem Einlass 122 des Durchgangs 108 in den
Spanner. Auf diese Weise kann der Spanner der vorliegenden Erfindung
in bestehenden Motoren verwendet werden, ohne dass eine Modifikation
zum Ändern
der Position des Fluidausgangs aus dem Behälter notwendig wäre. Die
Querrille 121 wird in dieser besonderen Ausgestaltung als
im Wesentlichen lotrecht zur Richtung des Kopfs 103 gezeigt,
es ist aber zu beachten, dass jede geeignete Rille oder Ausnehmung
verwendet werden kann, die das Durchlassen des Öls über das Gewinde in irgendeinem
geeigneten Winkel zulässt.
Es ist das Bereitstellen der Rille 121, das es erlaubt,
dass das Rückschlagventil 109 und
die Basis der Bohrung 104 an tieferen Positionen im Gehäuse angeordnet
werden, anstatt dass der Einlass 122 des radialen Durchgangs 108 vom
Gewinde 103 entfernt sein muss. Die kompakte Anordnung
ermöglicht
dadurch, dass der Spanner eine kürzere
Länge hat
oder dass der Kolben 105 und die Bohrung 104 länger sind
und daher einen längeren
Hub erlauben.
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Die
Ausgestaltung der 2 und 3 zeigt eine
zum Stand der Technik alternative Kolbenkonstruktion, es ist aber
zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auf jede Kolbenkonstruktion
angewendet werden kann. Der erste Teil des Kolbens 105 ist hohl
zur Aufnahme der Druckfeder 113 und das Ende, das aus der
Bohrung 104 herausragt, ist massiv. Das geschlossene Ende
der Höhlung
hat eine Mehrzahl von radialen Durchgängen 123, die zum
Durchlassen des Öls
aus dem Inneren des Kolbens 105 zu einem kleinen ringförmigen Zwischenraum 124 zwischen
dem Kolben 105 und der Bohrung 104 dienen. Das
Hydrauliköl
wirkt somit mit gleichem Druck auf beide Seiten des Kolbens 105.
Der ringförmige
Zwischenraum 124 drosselt das Hydrauliköl während der relativen Bewegung
des Kolbens 105 und des Gehäusekörpers 101.
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Eine
ringförmige
Dichtung 125 (nur in 3 gezeigt)
ist an den Kopf 102 angrenzend vorgesehen, um den Spanner
in der Gewindebohrung im Motorzylinderblock abzudichten.
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Das
Bereitstellen der Rille 121, die über das Gewinde 103 verläuft und
das Durchströmen
von Hydrauliköl
zulässt,
ermöglicht,
dass die interne Konfiguration des Spanners vorteilhaft modifiziert
wird.
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Es
ist zu beachten, dass zahlreiche Modifikationen der oben beschriebenen
Konstruktion vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
gemäß ihrer
Definition in den beiliegenden Ansprüchen abzuweichen. Beispielsweise
kann jede beliebige Zahl von Querrillen bereitgestellt werden, um
das Strömen
des Öls über das
Gewinde zu erlauben. Die Zahl und Abmessungen jeder Rille sind so ausgewählt, dass
sich die optimale Ölzufuhrgeschwindigkeit
zum Spanner für
jede betreffende Anwendung ergibt. Die Rillenbreite oder -länge kann verändert werden,
um den Strömungswiderstand
des Öls
einzustellen, oder umgekehrt kann die Durchflussgeschwindigkeit
durch Vergrößern der
Querschnittsfläche
der Rille absichtlich vergrößert werden.
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Es
ist zu beachten, dass die Rille, anstatt an dem Spanner vorgesehen
zu sein, über
das Innengewinde der Bohrung definiert sein kann, in der der Spanner
aufgenommen ist.