-
Diese
Erfindung betrifft Spanner zum Aufrechterhalten einer geeigneten
Spannung in endlosen, flexiblen Energie-Übertragungsmitteln, wie Taktsteuerketten,
Taktsteuerriemen oder dergleichen, die zum Beispiel bei einem Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 und wie in dem Dokument DE-A-102 14 036 aus dem Stand der Technik offenbart.
Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen bei hydraulischen
Spannern von der Art, die Motorschmieröl verwenden, das unter Druck durch
einen Motorblock zugeführt
wird.
-
5 zeigt
ein Beispiel eines bekannten hydraulischen Spanners, der in dem
Taktsteuer-Antriebssystem eines Fahrzeugmotors oder dergleichen
verwendet wird. Der Spanner weist einen synthetischen Kunstharz-Körper 510,
der an der Seite eines Motorblocks angebracht werden kann, einen
Metallzylinder 520, der in eine kreisförmige Öffnung 511 eingepasst
ist, die im Körper 510 ausgebildet
ist, einen Plungerkolben 540, der in den Metallzylinder 520 derart
eingeführt
ist, dass die Spitze des Plungerkolbens 540 aus dem Körper 510 vorsteht,
und eine Druckfeder 530 im Inneren des Metallzylinders 520, um
den Plungerkolben in Ausfahrrichtung zu zwängen, so dass der Plungerkolben
den Gleitschuh eines Spannhebels (nicht dargestellt) gegen eine
Taktsteuerkette drückt,
auf. Ein Rückschlagventilmechanismus 550 ermöglicht ein
Strömen
von Öl
unter Druck in eine Ölkammer,
die zwischen der Innenseite des Plungerkolbens 540 und
dem Metallzylinder 520 ausgebildet ist, aber blockiert
ein Rückströmen. Ein
Blockiermechanismus 560, aufweisend Sperrzähne 541, die
an einer äußeren Fläche des
Plungerkolbens 540 ausgebildet sind, und eine federvorgespannte
Sperrklinke 561, die in Eingriff mit den Sperrzähnen 541 steht,
verhindert eine einfahrende Verschiebung des Plungerkolbens 540,
die andererseits auftreten würde,
wenn eine übermäßige Stoßkraft auf
den Plungerkolben durch die Taktsteuerkette nach einem Motorstart
ausgeübt
wird. Der in 5 dargestellte Spanner wird
in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-86104 auf
Seite 6, linke Spalte, Linie 30 bis Seite 6, rechte Spalte, Linie
41 beschrieben.
-
Bei
dem oben beschriebenen, herkömmlichen
hydraulischen Spanner ist der Metallzylinder 520 konzentrisch
zur kreisförmigen Öffnung 511. Folglich
neigt beim Zusammenbauvorgang ein Verdrehen des Metallzylinders
dazu aufzutreten, wenn der Zylinder in der Öffnung 511 positioniert
wird. Die Fähigkeit
des Metallzylinders sich zu verdrehen, verhindert einen schnellen
und genauen Zusammenbau des Spanners. Darüber hinaus kann das Verdrehen des
Metallzylinders einen sauberen Kontakt der Sperrklinke 561 mit
den Sperrzähnen 541 am
Plungerkolben verhindern, was eine verlässliche Auferlegung von Spannung
einem Übertragungsmittel
verhindert, Schwingungen und Geräusche
auf Grund der Rückbewegung
des Plungerkolbens verursacht, und möglicherweise eine Beschädigung des
gesamten Taktsteuerantriebssystems verursacht.
-
Eine
Drehung des Metallzylinders 520 kann auch als Ergebnis
einer Torsion auftreten, die durch die Druckfeder 530 während des
Betriebs des Spanners auferlegt wird, mit den gleichen nachteiligen Auswirkungen,
insbesondere einem Versagen der Sperrklinke, um mit den Sperrzähnen sauber
in Kontakt zu kommen, unverlässliche
Auferlegung von Spannung, Erzeugung von Geräuschen und Schäden.
-
Die
Tendenz des Metallzylinders, sich im Spannerkörper zu verdrehen, kann durch
Maßnahmen,
wie Schweißen
oder die Verwendung eines Klebstoffes, um den Metallzylinder in
dem Spannerkörper
zu fixieren, vermieden werden. Jedoch sind diese Maßnahmen
zeitaufwendig und machen den Zusammenbau des Spanners schwierig.
-
Es
ist Aufgabe dieser Erfindung, einen verbesserten hydraulischen Spanner
zur Verfügung
zu stellen.
-
Der
hydraulische Spanner gemäß der Erfindung
weist einen äußeren Körper und
einen inneren Körper
auf. Der äußere Körper, der
vorzugsweise aus einem Kunstharz besteht, ist dazu geeignet, an
einem Motorblock montiert zu werden, und hat eine kreisförmige, zylindrische Öffnung in
demselben ausgebildet für
eine Aufnahme des inneren Körpers.
Diese zylindrische Öffnung
ist an einem Ende derselben offen und hat einen Boden. Ein Ölversorgungsdurchlass
ist in dem äußeren Körper vorgesehen,
um Öl unter
Druck in das Innere des äußeren Körpers von der
Außenseite
hiervon, vorzugsweise durch den Motorblock, von der Motorölversorgung
einzuleiten. Der innere Körper,
der in der Öffnung
des äußeren Körpers aufgenommen
ist, hat eine äußere Umgebungsfläche, die
in die Öffnung
des äußeren Körpers passt.
Die äußere Umgebungsfläche ist
kreisförmig und
zylindrisch und hat eine zentrale Achse. Eine Plungerkolbenaufnahmeöffnung ist
im inneren Körper
ausgebildet, und ein Plungerkolben, der verschiebbar in der Plungerkolbenaufnahmeöffnung ist, steht
hierüber
in eine Ausfahrrichtung vor, um einem endlosen, flexiblen Energieübertragungsmittel,
z.B. der Motortaktsteuerkette, eine Spannung aufzuerlegen. Der innere
Körper
hat ein Rückschlagventil,
das hierin eingepasst ist, um Öl
unter Druck in die Plungerkolbenaufnahmeöffnung einzuleiten, und um
ein Rückströmen von Öl aus der
Plungerkolbenaufnahmeöffnung
zu verhindern. Ein Teil des Rückschlagventils
steht in axialer Richtung vom inneren Körper in rückwärtige Richtung vor, entgegengesetzt
zur Ausfahrrichtung. Der Boden der Öffnung des äußeren Körpers hat eine Vertiefung hierin
ausgebildet, und der Ölversorgungsdurchlass
steht mit der Vertiefung in Verbindung. Die Vertiefung und der vorstehende
Teil des Rückschlagventils
sind in radialer Richtung weg von der zentralen Achse des inneren Körpers versetzt,
und der vorstehende Teil des Rückschlagventils
passt in die Vertiefung.
-
Der
innere Körper
kann in einen beliebigen von unterschiedlichen Typen von äußeren Körpern eingeführt werden,
abhängig
beispielsweise von der Art, auf die der Spanner an einem Motor angebracht ist.
So können
herkömmliche
Spanner-Montagelinien für
die Herstellung von unterschiedlichen Arten von Spannern verwendet
werden, wodurch die Ausstattungskosten verringert und Fabrikationsraum
eingespart wird.
-
Die
versetzte Anordnung des Rückschlagventils
und der Vertiefung im Boden der Öffnung
des äußeren Körpers stellt
sicher, dass der innere Körper sauber
im Verhältnis
zum äußeren Körper ausgerichtet
ist. Darüber
hinaus kann das Rückschlagventil
als Montagereferenz während
des Zusammenbaus verwendet werden, so dass ein schneller und genauer Zusammenbau
mit verringerten Zusammenbauanstrengungen durchgeführt werden
kann.
-
Da
die relativen Verdrehstellungen des äußeren Körpers und des inneren Körpers verlässlich durch
die Verwendung der Rückschlagventileinheit als
Montagereferenz während
des Zusammenbaus festgelegt werden, werden Geräusche und Brechen der Taktsteuerkette
auf Grund eines Verdrehens des inneren Körpers unterdrückt.
-
Der
Kontakt des Rückschlagventils
mit der Vertiefung im Boden der Öffnung
im äußeren Körper verriegelt
den inneren Körper
gegen ein Verdrehen auf Grund von Torsion, ausgeübt durch die Druckfeder. Das
Verriegeln des inneren Körpers
gegen Verdrehen stellt einen gleichmäßigen Kontakt zwischen den
Sperrzähnen
des Plungerkolbens und der Sperrklinke sicher, wodurch verlässlich ein
Einfahren des Plungerkolbens verhindert wird, Geräusche und
Brechen unterdrückt
werden, und die Haltbarkeit des Spanners verbessert wird.
-
Das
Material des äußeren Körpers kann
eine Aluminiumlegierung, ein Eisenmetall oder dergleichen sein.
Jedoch kann, auf Grund der Art, in welcher ein Verdrehen des inneren
Körpers
verhindert wird, der äußere Körper aus
einem Kunstharz geformt sein, wodurch das Gesamtgewicht des Spanners verringert
wird. Die Ausbildung des äußeren Körpers aus
einem Kunstharz kann mittels Einspritzgießens durchgeführt werden,
welches auch verschiedene spanabhebende Herstellungsschritte, wie
Schneiden und Oberflächenglätten erübrigt, die
im Falle eines Metallspannerkörpers
erforderlich sind.
-
Da
das Rückschlagventil
als Montagereferenz verwendet wird, kann der innere Körper am äußeren Körper durch
ein beliebiges Mittel fixiert werden. Zum Beispiel wird ein Verriegelungsring,
wie beispielsweise ein Sprengring, als einfache und effektive Vorrichtung
zum Sichern des inneren Körpers im äußeren Körper bevorzugt.
-
Der
hydraulische Spanner gemäß der Erfindung
ist anwendbar auf verschiedene Getriebe, die ein endloses, flexibles Übertragungsmittel
verwenden, einschließlich
einer Taktsteuerkette, wie eine Rollenkette oder eine ruhig umlaufende
Kette oder einem Taktsteuerriemen, wie einem Zahnriemen.
-
Die
Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, bei denen:
-
1 eine
schematische Ansicht des Taktsteuergetriebes eines Doppelnocken-Verbrennungsmotors
ist, welche eine typische Anwendung des erfindungsgemäßen hydraulischen
Spanners ist,
-
2 ein
Schnitt in axialer Richtung des in 1 dargestellten
hydraulischen Spanners ist.
-
3(A) eine Draufsicht auf den inneren Körper des
in 2 dargestellten Spanners von links ist,
-
3(B) ein Schnitt in axialer Richtung des inneren
Körpers
ist,
-
4 eine
aufgerissene Explosionsdarstellung ist, welche die Art und Weise
darstellt, auf die das Rückschlagventil
am inneren Körper
in Zusammenhang mit der Vertiefung im Boden der Öffnung des äußeren Körpers während des Zusammenbaus des
Spanners steht, und
-
5 ein
Schnitt in axialer Richtung eines herkömmlichen hydraulischen Spanners
ist.
-
Wie
in 1 dargestellt, ist ein erfindungsgemäßer hydraulischer
Spanner 100 in einem Motorblock E montiert, für das Beibehalten
einer geeigneten Spannung in einem endlosen Kettengetriebe, das eine
Kette C aufweist, die mit einem antreibenden Kettenrad S1 an der
Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors und mit zwei angetriebenen Kettenrädern S2,
die jeweils an einer Nockenwelle sind, in Eingriff steht. Der Spanner 100 weist
einen äußeren Körper 110, der
an dem Motorblock E angebracht ist, und einen inneren Körper 120 auf,
der eine Kraft auf eine schwenkbare Kettenführung G1 ausübt, welche
ihrerseits eine Spannung auf die Taktsteuerkette C ausübt. Eine
feste Führung
G2 ist an der gegenüberliegenden
Seite des Getriebes vorgesehen, um den Umlaufweg der Kette zu stabilisieren.
-
Wie
in 2 dargestellt, ist der äußere Körper 110 vorzugsweise
aus einem Kunstharz mittels Einspritzgießens gegossen und umfasst Spannermontageohren,
die jeweils eine Montageöffnung 111 für die Montage
des hydraulischen Spanners 100 am Motorblock E haben. Bei
diesem Beispiel sind die Montageöffnungen 111 symmetrisch
für die
Montage des hydraulischen Spanners 100 am Motorblock E angeordnet.
Jedoch kann ein beliebiges verschiedener Arten von Spannermontagesystemen
verwendet werden.
-
Ein Ölversorgungsdurchlass 112 ist
im äußeren Körper 110 für die Aufnahme
von unter Druck stehendem Öl
vom Motorblock E vorgesehen. Der äußere Körper 110 ist mit einer Öffnung 113 ausgebildet zum
Aufnehmen eines inneren Körpers 120.
Eine Umfangsverriegelungsnut 114, die in der Wand der Öffnung 113 ausgebildet
ist, nimmt einen Sprengring 130 für die Fixierung des inneren
Körpers 120 im äußeren Körper 110 auf.
-
Obwohl
der äußere Körper 110 vorzugsweise
aus einem Kunstharz geformt ist, ist der innere Körper 120,
der eine zylindrische Form hat, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung
oder einem anderen Metall mittels Druckgießens geformt. Eine Plungerkolbenaufnahmeöffnung 121,
in der ein Plungerkolben 140 verschiebbar ist, ist in dem
inneren Körper 120 ausgebildet.
Eine Umfangsverriegelungsnut 122 liegt der Nut 114 gegenüber, wenn
der innere Körper 120 in
den äußeren Körper 110 eingepasst wird,
und beide Nuten kommen in Kontakt mit dem Sprengring 130,
um den inneren Körper 120 an
Ort und Stelle im äußeren Körper 110 zu
halten. Eine Umfangsstufe 123, die an dem hinteren Ende
des inneren Körpers 120 ausgebildet
ist, nimmt einen Dichtring 150 zum Abdichten eines Spalts
zwischen dem äußeren Körper 110 und
dem inneren Körper 120 auf.
-
Ein
hohler Bereich 141, der in Richtung des Bodens der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 121 offen
ist, ist an einem Ende des Plungerkolbens 140 ausgebildet.
Dieser hohle Bereich 141 nimmt eine Druckfeder 160 auf,
welche den Plungerkolben 140 in Ausfahrrichtung in Richtung
einer Taktsteuerkette C vorspannt. Der hohle Bereich 141 wirkt
auch mit der Plungerkolbenaufnahmeöffnung zusammen, um eine Hochdruckölkammer
im hydraulischen Spanner 100 zu bilden.
-
Wie
in den 2 und 3(B) dargestellt, ist
ein Einfahrverhinderungsmechanismus 170 am inneren Körper 120 vorgesehen.
Dieser Mechanismus verhindert eine Einfahrbewegung des Plungerkolbens 140,
wenn eine übermäßige Stoßkraft dem Spanner
von der Taktsteuerkette beim Motorstart ausgeübt wird. Dieser Einfahrverhinderungsmechanismus 170 weist
Sperzähne 142,
die an einem Teil des äußeren Umfangs
des Plungerkolbens 140 ausgebildet sind, eine Sperrklinke 172,
die schwenkbar durch eine Achse 171 in einer ausgeschnittenen
Nut getragen wird, die an der Spitze des inneren Körpers 120 ausgebildet
ist, und eine Feder 173 auf, die die Sperrklinke 172 in
Kontakt mit den Klinkenzähnen 42 vorspannt.
Die Sperrklinke 172 und Sperrzähne 142 ermöglicht ein
Ausfahren des Plungerkolbens 140, aber beschränkt die
Einfahrbewegung des Plungerkolbens 140 auf eine Distanz,
die dem Spiel des Klinkenmechanismusses entspricht.
-
Wie
in den 2 und 3(B) ersichtlich,
ist ein Stopp 124, bestehend aus einer Drahtfeder, die an
der Spitze des inneren Körpers 120 angebracht ist,
für einen
Kontakt mit einem Stift 143 vorgesehen, der radial von
der Spitze des Plungerkolbens 140 übersteht. Der Zweck des Stopps 124 ist,
ein Vorstehen des Plungerkolbens 140 zeitweilig zu verhindern, während der
hydraulische Spanner 100 an einem Motorblock E montiert
wird.
-
Wie
in 2 und 3(B) dargestellt,
weist ein Rückschlagventil 180 eine
Kugel 181, die den Strom von Öl in die Ölkammer regelt, einen Sitz 182 an
dem die Kugel 181 anliegt, eine Feder 183, die
die Kugel 181 in Kontakt mit dem Sitz 182 vorspannt,
und einen Rückhalter 184 auf.
Der Rückhalter 184 unterstützt die
Feder 183, und der Sitz 182 ist in die innere Umfangsfläche des
Rückhalters 184 eingepresst. Der
Rückhalter 184 ist
seinerseits in den Bodenbereich der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 121 eingepresst.
Ein Ende der Druckfeder 160, die den Plungerkolben 140 in
Ausfahrrichtung vorspannt, wird durch eine Endfläche des Rückhalters 184 unterstützt.
-
Wie
am besten in 4 dargestellt, ist das Rückschlagventil 180 in
den hydraulischen Spanner 100 an einer Stelle L2 eingebaut,
die radial beabstandet ist von einer Mittellinie L1 des inneren
Körpers
ist. Ein Teil des Rückschlagventils 180 erstreckt
sich von dem hinteren Ende des inneren Körpers 120 und passt
in eine Vertiefung, die im Boden der Öffnung 113 des äußeren Körpers 110 ausgebildet
ist, wenn der innere Körper 120 in
die im äußeren Körper 110 ausgebildete Öffnung 113 eingepasst
ist. Wenn das Rückschlagventil 180 in
die Vertiefung im Boden der Öffnung 113 des äußeren Körpers 110 passt,
wird Öl dem
inneren Körper 120 durch
das Rückschlagventil 180 von
dem Ölversorgungsdurchlass 112 des äußeren Körpers 110 zugeführt. Das
Verhältnis
des radialen Versatzes zwischen dem Rückschlagventil 180 und
der Mittellinie des inneren Körpers 120 ist
auch in 3(A) dargestellt.
-
Da
der äußere Körper 110 und
der innere Körper 120 durch
einen einfachen Sprengring 130 zusammen gehalten werden,
und das Rückschlagventil 180 ein
relatives Verdrehen vom inneren und äußeren Körper verhindert, kann der hydraulische Spanner 100 sehr
einfach zusammengebaut werden, und eine wesentliche Verringerung
der Zusammenbauarbeit kann realisiert werden. Ferner sind der Ölversorgungsdurchlass 112 im äußeren Körper 110 und
der Sitz 182 im Rückschlagventil 180 verlässlich fluchtend
für eine
Fluidverbindung miteinander ausgerichtet. Folglich wird kein Widerstand
für den Ölstrom erzeugt,
und Öl
kann verlässlich
unter Druck dem inneren Körper 120 des
hydraulischen Spanners 100 zugeführt werden.
-
Bei
Betrieb des Taktsteuergetriebes wird, wenn die Taktsteuerkette C
sich lockert, der Plungerkolben 140 in Ausfahrrichtung
durch die Druckfeder 160 bewegt. Das Rückschlagventil 180 öffnet, um
es Öl zu
ermöglichen,
unter Druck in die Ölkammer
des hydraulischen Spanners 100 zu strömen. Wenn der hydraulische
Spanner 100 als Ergebnis der erhöhten Spannung in der Kette
C eine Stoßkraft
von der Kette C empfängt,
die dazu neigt, den Plungerkolben 140 zurück in die
Plungerkolbenöffnung 121 zu
schieben, schließt
das Rückschlagventil 180,
und Öl
der Druckölkammer passiert
durch einen schmalen Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Plungerkolbens 140 und der inneren Umfangsfläche der Plungerkolbenaufnahmeöffnung 121,
so dass es nach außen
aus dem hydraulischen Spanner 100 leckt. Der Strömungswiderstand
zu diesem Zeitpunkt übt
einen dämpfenden
Effekt aus, der die Stoßenergie
absorbiert. Ferner wird, da der Einfahrverhinderungsmechanismus 170 vorgesehen
ist, nach dem Motorstart eine Einfahrbewegung des Plungerkolbens 140 durch
Kontakt zwischen den Sperrzähnen 142 und
der Sperrklinke 172 blockiert, und das Einfahren ist auf
eine Distanz beschränkt,
die dem Ausmaß des
Spiels des Klinkenmechanismuses entspricht.
-
Wenn
die Taktsteuerkette C als Ergebnis einer Benutzung über eine
lange Zeitdauer hinweg verlängert
wird, wird der Kontakt zwischen den Sperrzähnen 142 und der Sperrklinke 172 um
einen Zahn versetzt. So bewegt sich der Plungerkolben 140 in Ausfahrrichtung
aus dem inneren Körper 120 und folgt
der Verlängerung
der Taktsteuerkette C.
-
Der äußere Körper 110 und
der innere Körper 120 können selektiv
zusammengebaut werden, abhängig
vom Typ des Spanners, der erforderlich ist. So können herkömmliche Spannerzusammenbaulinien
für verschiedene
Arten von Spannern vereinheitlicht werden, so dass eine Verringerung
der Herstellungskosten durch das Teilen von Ausrüstung und das Einsparen von
Fabrikationsraum erzielt werden kann. Zusätzlich kann, da das relative
Positionieren des äußeren Körpers 110 und
der innere Körper 120 verlässlich durch
die Verwendung der Rückschlagventileinheit 180 als
eine Montagereferenz während des
Zusammenbaus bestätigt
werden kann, ein schneller und genauer Zusammenbau erreicht werden,
und die erforderliche Arbeit für
den Zusammenbau des Spanners kann wesentlich verringert werden.
-
- 100
- hydraulischer
Spanner
- 110
- äußerer Körper
- 111
- Montageöffnung
- 112
- Ölversorgungsdurchlass
- 113
- Öffnung
- 114
- Nut
- 120
- innerer
Körper
- 121
- Plungerkolbenaufnahmeöffnung
- 122
- Nut
- 123
- Umfangsstufe
- 124
- Stopp
- 130
- Sprengring
- 140
- Plungerkolben
- 141
- hohler
Bereich
- 142
- Sperrzähne
- 143
- Stift
- 150
- Dichtring
- 160
- Druckfeder
- 170
- Einfahrverhinderungsmechanismus
- 171
- Achse
- 172
- Sperrklinke
- 173
- Feder
- 180
- Rückschlagventil
- 181
- Kugel
- 182
- Sitz
- 183
- Feder
- 184
- Rückhalter
- C
- Kettenführung
- E
- Motorblock
- G1
- Kettenführung
- G2
- feste
Führung
- L1
- Mittellinie
des inneren Körpers
- L2
- Positionieren
- S1
- angetriebenes
Kettenrad
- S2
- angetriebenes
Kettenrad