-
Die
Erfindung betrifft das Gebiet von hydraulischen Spannern zum Aufbringen
einer geeigneten Spannung. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung
auf einen hydraulischen Spanner mit einem Sperrmechanismus, um die
Rückbewegung
eines Kolbens zur Zeit eines erniedrigten hydraulischen Drucks zu
verhindern, gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
-
Ein
hydraulischer Spanner umfasst generell ein Gehäuse, einen hohlen Kolben, der
gleitend in eine Bohrung eingepasst ist, die im Gehäuse ausgebildet
ist, und der durch eine Feder in einer vorstehenden Richtung vorgespannt
wird, und eine von der Bohrung des Gehäuses und dem Kolben gebildete Fluidkammer.
Während
des Betriebes gleicht die auf ein distales Ende des Kolbens ausgeübte Kraft
einer Kette oder eines Riemens eine elastische Kraft der Feder und
die in der Kammer vorhandene hydraulische Kraft aus.
-
Die
Kraft von einer Kette wird auf das distale Ende eines Kolbens aufgebracht,
wenn eine nichtangemessene Größe des hydraulischen
Drucks in der Kammer vorhanden ist, wie beispielsweise beim Motorstart.
Der Kolben wird dann in ein facher Weise so unter Druck gesetzt,
dass er sich in das Gehäuse
zurückzieht,
wodurch Geräusche
oder Schwingungen verursacht werden. Um ein derartiges Zurückziehen des
Kolbens zu verhindern, sind verschiedene Arten von hydraulischen
Spannern mit Sperrmechanismen vorgeschlagen worden, wie sie beispielsweise
in den Veröffentlichungen
200-136859 und 2001-304360 der entsprechenden japanischen Patentanmeldungen
beschrieben sind.
-
Der
in der Veröffentlichung
2000-136859 der entsprechenden japanischen Patentanmeldung beschriebene
Sperrmechanismus besitzt ein Zahnstangenteil, das verschiebbar in
einem in einem Gehäuse ausgebildeten
Langloch gelagert ist, ein Sperrglied, das gleitend in einen seitlichen
Hohlraum, der im Gehäuse
ausgebildet ist, eingepasst ist und eine Vielzahl von Zähnen besitzt,
die mit dem Zahnstangeteil in Eingriff treten können, und eine Feder, die in
den Hohlraum eingepasst ist und das Sperrglied in einer solchen
Richtung vorspannt, dass jeder Zahn des Sperrgliedes mit dem Zahnstangenteil
in Eingriff tritt.
-
Der
in der Veröffentlichung
2001-304360 der entsprechenden japanischen Patentanmeldung beschriebene
Sperrmechanismus besitzt eine Zahnstangennut, die am Umfang eines
Kolbens ausgebildet ist, ein Klauenelement, das eine Vielzahl von Zähnen aufweist,
die mit der Zahnstangennut in Eingriff treten können, und das gleitend in einen
seitlichen Hohlraum eingepasst ist, der sich in einer Richtung erstreckt,
die eine axiale Mittellinie des Kolbens im Gehäuse schneidet, und eine Feder,
die in den seitlichen Hohlraum eingepasst ist und das Klauenelement
in einer solchen Richtung vorspannt, dass jeder Zahn des Klauenelementes
mit den Zahnstangenzähnen
in Eingriff tritt.
-
Wenn
die Kraft einer Kette auf das distale Ende des Kolbens der Sperrmechanismen
des vorstehend beschriebenen Standes der Technik aufgebracht wird,
bewegt sich der Kolben in Rückwärtsrichtung,
wodurch die Zahnstange mit den Zähnen des
Sperrgliedes oder Klauenelementes in Eingriff tritt, um eine Rückbewegung
des Kolbens zu verhindern. Die Mechanismen, mit denen dieses Ergebnis erreicht
wird, besitzen jedoch einen komplizierten Aufbau.
-
Es
besteht daher ein Bedarf nach einem hydraulischen Spanner mit einem
Sperrmechanismus, der einen einfachen Aufbau besitzt und ein Zurückziehen
des Kolbens verhindert, wenn ein unzureichender hydraulischer Druck
in der Kammer vorhanden ist.
-
Ein
hydraulischer Spanner gemäß der vorliegenden
Erfindung, der aus der EP-A-1138979 bekannt ist, besitzt ein Gehäuse mit
einer an einem Ende offenen Bohrung und einen hohlen Kolben, der in
der Bohrung des Gehäuses
gleitend gelagert ist und einen Innenraum aufweist, der mit der
Bohrung eine Fluidkammer bildet, wobei der Kolben zahnstangenartige
Zähne zumindest
an einem Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche hat.
Ein erstes Vorspannglied spannt den Kolben in einer vorstehenden
Richtung vor. Ein Sperrglied ist gleitend in einem Sperrloch gelagert,
das sich in einer geneigten Richtung erstreckt, die eine Achse des
Kolbens schneidet, wobei das Sperrglied eine Bewegung des Kolbens
in einer vorstehenden Richtung ermöglicht, jedoch eine Bewe gung
des Kolbens in Rückwärtsrichtung
blockiert. Ein zweites Vorspannglied spannt das Sperrglied in einer
Eingriffsrichtung der zahnstangenartigen Zähne mit dem distalen Ende des
Kopfabschnittes vor. Der hydraulische Spanner gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Zähnen versehenes
Zahnstangenteil gleitend in einer axial verlaufenden Nut gelagert
ist, die auf dem Außenumfang
des Kolbens ausgebildet ist, wobei das Zahnstangenteil eine Länge in Längsrichtung hat,
die kleiner ist als die axiale Länge
der Nut.
-
Wenn
sich der Kolben der vorliegenden Erfindung in der vorstehenden Richtung
bzw. Auswärtsrichtung
bewegt, gleitet das Sperrglied im Sperrloch durch den Kopfabschnitt
in einer Richtung, in der es sich von Zähnen des Zahnstangenteiles
wegbewegt. Wenn sich der Kolben in der Rückwärtsrichtung bewegt, tritt ein äußerer Umfangsrandabschnitt
des Kopfabschnittes des Sperrgliedes mit den Zähnen des Zahnstangenteiles
in Eingriff und verhindert auf diese Weise eine Rückwärtsbewegung
des Kolbens. Da der Sperrmechanismus unter Verwendung eines äußeren Umfangsrandabschnittes
eines einfachen zylinderförmigen
Kopfabschnittes, der in einfacher Weise hergestellt werden kann,
geformt ist, ohne dass eine Vielzahl von Zähnen auf dem Sperrmechanismus
ausgebildet ist, wird die Konstruktion vereinfacht.
-
Da
ein Sperrglied gleitend in einer Nut gelagert ist, die auf einem
Außenumfang
des Kolbens ausgebildet ist, der sich in einer axialen Richtung
des Kolbens erstreckt, und da das Zahnstangenteil eine Länge in Längsrichtung
besitzt, die geringer ist als die axiale Länge der Nut, wirkt während des
Betriebes des Spanners der Unterschied zwischen der axialen Länge der
Nut und der Länge
des Zahnstangenteiles in Längsrichtung
als Spiel, wodurch auf diese Weise das gesamte Spiel vergrößert wird.
Daher kann ein für
ein Kettensystem mit einer längeren
Mittendistanz geeigneter hydraulischer Spanner erzielt werden.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besitzt das Gehäuse
ein erstes Durchgangsloch auf der Seite des distalen Endes des Kopfabschnittes,
in das ein Entriegelungsbolzen eingesetzt werden kann, um den Eingriff
des Kopfabschnittes mit den Zähnen
des Zahnstangenteiles zu lösen. Das
Gehäuse
besitzt ferner ein zweites Durchgangsloch auf der Seite des hinteren
Endes des Sperrgliedes, in das ein Haltebolzen eingesetzt werden
kann, um den Kolben in einem zurückgezogenen
Zustand zu halten. Durch das Einsetzen des Entriegelungsbolzens
in das erste Durchgangsloch wird der Kopfabschnitt von den Zähnen des
Zahnstangenteiles wegbewegt, so dass auf diese Weise das Lösen des Kopfabschnittes
von den Zähnen
des Zahnstangenteiles erleichtert wird. Durch dieses Lösen kann
ein Arbeiter in einfacher Weise den Kolben vor dem Transport des
Spanners in das Gehäuse
drücken. Durch
das Einsetzen des Haltebolzens in das zweite Durchgangsloch wird
die Bewegung des Sperrgliedes in einer Richtung verhindert, in der
sich der Kopfabschnitt von den Zähnen
des Zahnstangenteiles wegbewegt, wodurch die Bewegung des Kolbens
in der vorstehenden Richtung bzw. Auswärtsrichtung blockiert und dadurch
in einfacher Weise der zurückgezogene
Zustand des Kolbens aufrechterhalten wird. Infolgedessen kann der
Einbau des Spanners in eine Kette in einfacher Weise durchgeführt werden. Nach
dem Einbau in der Kette wird der Spanner durch Entfernen des Haltebolzens
in einen Betriebszustand gebracht.
-
Bei
dem Entriegelungsbolzen und dem Haltebolzen handelt es sich vorzugsweise
um den gleichen Bolzen, der ein sich verjüngendes distales Ende aufweist.
In diesem Fall kann das Einsetzen des Bolzens in die Seite des distalen
Endes des Kopfabschnittes und die Seite des rückwärtigen Endes des Sperrgliedes
in einfacher Weise durchgeführt
werden. Auch wird durch die Verwendung von nur einem Bolzen als
Entriegelungsbolzen und Haltebolzen die Zahl der Komponenten verringert.
-
Ein
Rückschlagventil
kann an einem Bodenabschnitt der Mittelbohrung des Gehäuses vorgesehen
sein, um einen Fluidstrom in die Kammer zu ermöglichen, jedoch einen rückwärts gerichteten
Fluidstrom zu blockieren und auf diese Weise ein Zurückziehen
des Kolbens auf sichere Weise zu verhindern.
-
Es
folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
-
1 eine Längsschnittansicht eines hydraulischen
Spanners gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
-
2 eine vergrößerte Ansicht
eines Sperrmechanismus des hydraulischen Spanners der 1;
-
3 ein Detail, das einen
Sperrmechanismus und einen Entriegelungsbolzen zeigt;
-
4 ein Detail, das einen
Sperrmechanismus und einen Haltebolzen zeigt;
-
5 ein Detail, das die Betriebsweise
des Sperrmechanismus zum Zeitpunkt der Auswärtsbewegung des Kolbens zeigt;
-
6 ein Detail, das die Betriebsweise
des Sperrmechanismus zum Zeitpunkt der Auswärtsbewegung des Kolbens zeigt;
-
7 ein Detail, das die Betriebsweise
des Sperrmechanismus zum Zeitpunkt der Auswärtsbewegung des Kolbens zeigt;
-
8 ein Detail, das die Betriebsweise
des Sperrmechanismus zum Zeitpunkt der Auswärtsbewegung des Kolbens zeigt;
-
9 ein Detail, das die Betriebsweise
des Sperrmechanismus zum Zeitpunkt des Zurückziehens des Kolbens zeigt;
und
-
10 ein Detail, das die Betriebsweise
des Sperrmechanismus zum Zeitpunkt des Zurückziehens des Kolbens zeigt.
-
Wie
in 1 gezeigt, umfasst
ein hydraulischer Spanner 1 ein Gehäuse 2, einen gleitend
in einer im Gehäuse 2 ausgebildeten
Bohrung 2a gelagerten hohlen Kolben 3 und eine
Feder 4 als erstes Vorspannglied, das den Hohlkolben 3 in
einer Auswärtsrichtung
von der Bohrung 2 vorspannt.
-
Im
Gehäuse 2 wird
eine Fluidkammer 20 von einem Innenraum 3a gebildet,
der im Kolben 3 ausgebildet ist, und von einer Innenwandfläche der
Bohrung 2a. Ein Rückschlagventil 5 ist
an einem Bodenabschnitt der Bohrung 2a im Gehäuse 2 vorgesehen, um
einen Fluidstrom in die Kammer 20 zu ermöglichen,
jedoch den Fluidstrom in umgekehrter Richtung zu blockieren. Das
Rückschlagventil 5 besitzt eine
Kugel 50, einen Kugelsitz 51, der mit der Kugel 50 in
Kontakt steht, und eine Kugelfeder 52, die die Kugel 50 gegen
den Kugelsitz 51 vorspannt. Es kann auch irgendeine andere
geeignete Konstruktion Verwendung finden, um ein Rückschlagventil
zu bilden. Das Gehäuse 2 besitzt
ferner einen Fluidkanal 6, um die Kammer 20 mit
einer äußeren Schwelle
eines unter Druck stehenden Fluids (nicht gezeigt) zu verbinden.
-
Eine
axial verlaufende Nut 3b ist auf einem Abschnitt des Außenumfanges
des Kolbens 3 ausgebildet. Die Nut 3b beherbergt
ein Zahnstangenteil 7 mit Zahnstangenzähnen 7a. Die Länge des
Zahnstangenteiles 7 in Längsrichtung ist geringer als
die der Nut 3b. Das Zahnstangenteil 7 ist in Axialrichtung der
Nut 3b gleitend gelagert.
-
Ein
Sperrloch 2b ist im Gehäuse 2 ausgebildet.
Die Mittellinie m des Sperrloches 2b schneidet die axiale
Mittellinie L des Kolbens 3 diagonal. Der Winkel zwischen
den Mittel linien m und L beträgt
in vorgegebener Weise etwa 45°,
wird jedoch in Abhängigkeit
von der Spannungsaufbringung des Spanners aus einem geeigneten Bereich
von 30 bis 60° ausgewählt. Im
Sperrloch 2b ist ein Sperrglied 8 vorgesehen.
Das Sperrglied 8 wird, wie in 2 gezeigt, von einem zylindrischen Kopfabschnitt 80 mit
einem Schaftabschnitt 81 gebildet, der sich auf der Rückseite
des Kopfabschnittes 80 erstreckt. Der Kopfabschnitt 80 ist
gleitend im Sperrloch 2b gelagert. Ein Stopfenelement 9 ist über Bolzen 28 fest
im offenen Abschnitt des Sperrloches 2b angebracht. Der Schaftabschnitt 81 des
Sperrgliedes 8 ist in einem mittleren Durchgangsloch des
Stopfenelementes 9 gleitbar.
-
Zwischen
dem Stopfenelement 9 und dem Kopfabschnitt 80 ist
eine Schraubenfeder 85 im komprimierten Zustand vorgesehen,
die als ein zweites Vorspannglied wirkt. Ein Ende der Schraubenfeder 85 ist
gegen die Rückseite
des Kopfabschnittes 80 gepresst, während das andere Ende gegen
das Stopfenelement 9 gepresst ist. Die elastische Kraft
der Schraubenfeder 85 spannt das Sperrglied 8 so
vor, dass der Außenumfangsrandabschnitt 80a des
distalen Endes des Kopfabschnittes 80 mit den Zähnen 7a des
Zahnstangenteiles 7 in Eingriff tritt.
-
Die
Zähne 8a des
Zahnstangenteiles, das Sperrglied 8 und die Schraubenfeder 85 bilden
den Sperrmechanismus einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein solcher Sperrmechanismus ermöglicht die
Bewegung des Kolbens 3 in einer vorstehenden Richtung bzw.
Auswärtsrichtung
(d.h. nach rechts in 1)
und verhindert das Zurückziehen
des Kolbens 3 in Rückwärtsrichtung,
indem der Außenumfang
des Kopfabschnittes 80 des Sperrgliedes 8 zwischen
den Zähnen 7a des
Zahnstangenteiles und dem Sperrloch 2b verriegelt wird.
Ferner muss beim Zusammenbau des Spanners ein Arbeiter lediglich
das Sperrglied 8, die Schraubenfeder 85 und das
Stopfenelement 9 integrieren und diese in das Sperrloch 2b einsetzen.
Der Zusammenbau des Spanners kann somit in einfacher Weise erfolgen.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, besitzt
das Gehäuse 2 ein
erstes und zweites Durchgangsloch 25, 26, die darin
ausgebildet sind, um den Außenumfang
des Gehäuses 2 in
einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung (d.h. der Richtung
senkrecht zur Bildebene der 2)
zu durchdringen. Das erste Durchgangsloch 25 mündet in
der Nachbarschaft des Kopfabschnittes 80 des Sperrgliedes 8,
während
das zweite Durchgangsloch 26 in der Nachbarschaft des hinteren
Endes des Schaftabschnittes 81 des Sperrgliedes 8 mündet.
-
Wie
in 3 gezeigt, dient
das erste Durchgangsloch 25 zum Einsetzen eines Entriegelungsbolzens 10,
um den Eingriff zwischen dem Kopfabschnitt 80 des Sperrgliedes 8 und
den Zähnen 7a des
Zahnstangenteiles 7 zu lösen. Wie in 4 gezeigt, dient das zweite Durchgangsloch 26 zum
Einsetzen des Haltebolzens 11, der den Kolben 3 in
einem zurückgezogenen
Zustand hält.
Sowohl der Entriegelungsbolzen 10 als auch der Haltebolzen 11 sind
Bolzen mit sich verjüngenden
distalen Enden. Bei einer anderen Ausführungsform kann ein einziger
gemeinsamer Bolzen für
den Entriegelungsbolzen 10 und den Haltebolzen 11 vorgesehen
sein, wodurch auf diese Weise die Zahl der Komponenten des Spanners 1 verringert
wird.
-
Wenn
der Kolben 3 mit seiner Bewegung in Auswärtsrichtung
aus dem maximal zurückgezogenen
Zustand, in dem der Außenumfangsrandabschnitt 80a des
Kopfabschnittes 80 des Sperrgliedes 8 mit den
Zähnen 7a des
Zahnstangenelementes 7 in Eingriff steht, wie in 5 gezeigt, beginnt, bewegt
sich nur der Kolben 3 in der Auswärtsrichtung, während der
Eingriffszustand zwischen dem Kopfabschnitt 80 und den
Zähnen 7a des
Zahnstangenteiles aufrechterhalten wird, wie in 6 gezeigt. Auf diese Weise tritt ein
Spiel Bm zwischen einer Seitenwand der Nut 3b des Kolbens 3 und
einer Vorderendfläche
des Zahnstangenteiles 7 auf.
-
Wenn
sich der Kolben 3 weiter in der Auswärtsrichtung bewegt, wie in 7 gezeigt, beginnt der Außenumfangsrandabschnitt 80a des
distalen Endes des Kopfabschnittes 80 auf den Zähnen 7a des
Zahnstangenteiles zu reiten, so dass sich auf diese Weise das Sperrglied 8 in
der durch den Pfeil angedeuteten Richtung im Sperrloch 2b gegen
die elastische Kraft der Schraubenfeder 85 bewegt.
-
Wenn
sich der Kolben 3 weiter bewegt, wie in 8 gezeigt, passiert der Außenumfangsabschnitt 80a des
Kopfabschnittes 80 den Rücken der Zähne 7a des Zahnstangenteiles.
Dann bewegt sich das Sperrglied 8 in Richtung auf das Zahnstangenteil 7 durch
die elastische Kraft der Schraubenfeder 85, und der Außenumfangsrandabschnitt 80a des
Kopfabschnittes 80 tritt mit den nächsten Zähnen 7a des Zahnstangenteiles
in Eingriff. Bei einer weiteren Bewegung des Kolbens 3 in
Auswärtsrichtung
wird der in den 6 bis 8 gezeigte Vorgang wiederholt.
-
Wenn
die Spannung in der Kette zunimmt und eine Druckkraft auf den distalen
Endabschnitt 3c des Kolbens 3 einwirkt, schließt das Kugelrückschlagventil 6 und
wird hydraulischer Druck in der Kammer 20 als Widerstandskraft
auf den Kolben 3 aufgebracht, um auf diese Weise die Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 zu verhindern.
-
Bei
der Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 verringert nur der Kolben 3 das
Spiel Bm, wie in 9 gezeigt,
während
der Eingriff zwischen dem Außenumfangsrandabschnitt 80a des
Kopfabschnittes 80 des Sperrgliedes 8 und den
Zähnen 7a des Zahnstangenteiles 7 aufrechterhalten
wird. Wenn die Seitenwand der Nut 3b des Kolbens 3 die
Vorderendfläche
des Zahnstangenteiles 7 kontaktiert, wird, wie in 10 gezeigt, der Außenumfangsrandabschnitt 80a des
Kopfabschnittes 80 zwischen den Zähnen 7a des Zahnstangenteiles
und der Innenumfangsfläche des
Sperrloches 2b verriegelt, so dass auf diese Weise die
Rückwärtsbewegung
des Kolbens 3 sicher verhindert wird.
-
In
diesem Fall wird ein Sperrglied eingesetzt, das unter Verwendung
eines einfachen, in einfacher Weise herzustellenden zylindrisch
geformten Kopfabschnittes 80 realisiert wird, ohne dass
eine Vielzahl von Zähnen
auf einem Sperrglied vorgesehen sein muss, wodurch die gesamte Konstruktion
vereinfacht wird. Ferner wirkt der Axialspalt Bm zwischen der Nut 3b des
Kolbens 3 und dem Zahnstangenteil 7 als Spiel
des Spanners, wodurch das gesamte Spiel vergrößert werden kann, was für ein Kettensystem
mit einer längeren
Mittendistanz geeignet ist.
-
Der
Kolben befindet sich im zurückgezogenen
Zustand, wenn der Kopfabschnitt 80 des Sperrgliedes 8 und
die Zähne 7a des
Zahnstangenteiles außer
Eingriff stehen, wie beispielsweise während des Transportes oder
der Installation des Spanners, wie in 3 gezeigt.
Der Entriegelungsbolzen 10 ist in das erste Durchgangsloch 25 eingesetzt,
das im Gehäuse 2 ausgebildet
ist. Auf diese Weise wird der Eingriff zwischen dem Außenumfangsabschnitt 80a des
Kopfabschnittes 80 des Sperrgliedes 8 und den Zähnen 7a des
Zahnstangenteiles gelöst.
Durch Drücken
des Kolbens 3 in das Gehäuse aus diesem Zustand kann
der Kolben 3 in einfacher Weise in einem zurückgezogenen
Zustand angeordnet werden.
-
Wenn
dann der distale Endabschnitt 3c des Kolbens 3 so
unter Pressung gesetzt wird, dass der Kolben 3 nicht mehr
vorsteht, wird der Entriegelungsbolzen 10 aus dem ersten
Durchgangsloch 25 zurückgezogen
und der Haltebolzen 11 in das zweite Durchgangsloch 26 eingesetzt,
das im Gehäuse
ausgebildet ist, wie in 4 gezeigt.
Dadurch werden der Außenumfangsrandabschnitt 80a des
Kopfabschnittes 80 des Sperrgliedes 8 und die
Zähne 7a des
Zahnstangenteiles wieder in Eingriff gebracht, um dadurch den zurückgezogenen
Zustand des Kolbens 3 aufrechtzuerhalten.
-
Nachdem
der Spanner in der Kette installiert worden ist, wird er durch Herausziehen
des Haltebolzens 11 aus dem zweiten Durchgangsloch 26 in
einen Betriebszustand gebracht.
-
Es
versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
lediglich beispielhaft für
die Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien
sind. Durch Bezugnahme auf Details der dargestellten Ausführungsformen
wird in keiner Weise der Schutzumfang der Patentansprüche eingeschränkt, die
selbst diejenigen Merkmale aufführen, die
als erfindungswesentlich angesehen werden.