Spannvorrichtung für ein Endlostreibelement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein Endlostreibelement, insbesondere Steuerkette eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse bewegbar angeordneten Spannkolben
Insbesondere bei Steuerkettentrieben bei einem Verbrennungsmotors ist es üblich, zumindest einseitig eine Spannschiene gegen die Kette zu drucken Die Spannkraft wird über einen Kettenspanner aufgebracht, der auf einen dafür geeignet ausgestalteten Bereich der Spannschiene aufdruckt Ein Teil solcher Kettenspanner ist an den Motorolhydraulikkreislauf angeschlossen, so dass im Betrieb die Spannkraft sowie die hydraulische Dampfung durch geeignete Ausgestaltung des Kettenspanners aufgrund der hydraulischen Druckverhaltnisse im Kettenspanner erzielt wird Ein Spannkolben, der in einem Gehäuse gefuhrt ist, wird an seiner Ruckseite mit einer Hydraulikkraft beaufschlagt Das bedeutet, dass je hoher die Drehzahl des Motors ist, desto hoher ist auch die Spannkraft Aber auch hier gibt es geeignete Konstruktionen, die dies in gewünschter Weise steuern oder die Kraft nach oben hin begrenzen Des weiteren ist in den meisten Fallen eine Feder vorgesehen, die zumindest zum Zeitpunkt eines noch nicht ausreichend aufgebauten Hydraulikdrucks eine gewisse Mindestvorspannung bereit halt Das Gehäuse ist aufgrund der vorherrschenden Druckkräfte bevorzugt aus einem Aluminiumdruckguss hergestellt, wahrend der Kolben aus Stahl besteht Es gibt jedoch auch Bauformen, denen eine Stahlfuhrungshulse für den Spannkolben von einem Kunststoffgehause aus Thermoplast umspritzt wird Viele der bekannten Spannvorπchtungsbauformen haben sich im Einsatz sehr gut bewahrt Jedoch bestehen weiterhin Bestrebungen bei Beibehaltung der gewünschten Haltbarkeit eine Kostenreduktion herbeizufuhren
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, dass das Gehäuse zumindest bereichswiese aus mindestens einem Duroplastwerkstoff hergestellt ist Versuche haben gezeigt, dass sich Duroplastwerkstoffe für solche Einsatzzwecke sehr gut eignen und dass es generell nicht wie bei Thermoplasten notwendig ist, eine Verstar- kungshulse einzusetzen Auf den ersten Blick erscheint es verwunderlich, warum Duroplastwerkstoffe bislang für derartige Einsatzzwecke nicht herangezogen wurden Voraussichtlich war die Fachwelt jedoch der Meinung, dass zumindest die Druck-
kammer, in der der Spannkolben geführt ist, aus einem Metallwerkstoff sein sollte, um eine ausreichende Stabilität bereitzustellen. Neben den gewünschten Festigkeitseigenschaften sorgt der Duroplastwerkstoff auch für eine Reduktion des Gewichts und der Herstellkosten. Bevorzugt ist die den Spannkolben führende Bohrungswandung durch einen Duroplastwerkstoff gebildet.
Günstigerweise kann das Gehäuse vollständig aus dem Duroplastwerkstoff bestehen. Demnach werden weitere Elemente, wie z.B. Befestigungsösen etc. ebenfalls aus einem Duroplastwerkstoff geformt.
Bei einer Ausführungsform sind die Oberflächen des Gehäuses nachbearbeitungsfrei nur durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet. Das Gehäuse wird durch diese Vorgabe fertig aus der Form entnommen und es ist kein weiterer Bearbeitungsschritt zur Formgebung erforderlich.
Vorteilhafterweise kann der Spannkolben aus einem Duroplastwerkstoff hergestellt seinen. Auch dieser kann durch die geeignete Wahl des Duroplastwerkstoffes optimal an sein Einsatzzweck angepasst werden. Auch eignen sich Duroplastwerkstoffe sehr gut, um einander entlang zu gleiten, wie hier das Gehäuse und der Spannkolben. Es soll an dieser Stelle jedoch verstanden sein, dass es prinzipiell möglich ist, eine Spannvorrichtung mit Gehäuse und einem Spannkolben aus einem Duroplastwerkstoff bereitzustellen, bei dem das Gehäuse auch aus einem anderen Werkstoff besteht.
Auch die Oberflächen des Spannkolbens können nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sein. Durch den Duroplastformvorgang lassen sich insbesondere die für die notwendige Gleitbewegung sehr gute Oberflächen herstellen.
Als besonderer Vorteil ist die Vorgabe gemäß einer Ausführungsform anzusehen, bei der das Gehäuse und der Spannkolben im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Hierdurch sind keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, die für einen geeigneten Ausgleich sorgen. Die Vergrößerung oder Schrumpfung des Gehäuses und des Spannkolbens laufen dann gleichmäßig zueinander ab.
Bevorzugt kann der mindestens eine Duroplastwerkstoff ein Kunststoff auf Phenolharzbasis mit mindestens einem Füllstoff sein. Duroplastwerkstoffe auf Phenolharzbasis sind für den Haupteinsatzzweck im Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors sehr gut geeignet und halten den dort vorgegebenen Belastungen hinsichtlich Schmierstoff- und Wärmeeinflüssen stand.
Insbesondere kann mindestens ein Duroplastwerkstoff eine hohe Wärmebeständigkeit bis mindestens 140°C, bevorzugt 160°C, aufweisen. Hiermit ist gemeint, dass der Duroplast einschließlich seiner eventuell vorhandenen Füllstoffe auch bei höheren Temperaturen (z.B. bei 140°C) seine hohen mechanischen Eigenschaften (z.B. Druckfestigkeit, Biegefestigkeit) beibehält. Diese mechanischen Eigenschaften können in Größenordnungen von Aluminiumwerkstoffen liegen. Thermoplaste fangen bei solchen Temperaturen das Fließen an, so dass entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden müssen. Diese entfallen bei der Verwendung von Duroplastwerkstoffen. Generell sind die hier vorgeschlagenen Duroplastwerkstoffe mechanisch hoch belastbar, und zwar weit oberhalb den Belastungsweten, die durch Thermoplastwerkstoffe möglich sind.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der mindestens eine Füllstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:
Glasfasern, Glaskugeln, Mineralstoffe, Graphit, PTFE (Teflon) und MoS2.
Auch Kombinationen dieser Füllstoffe sind in vorgegebenen Mischungsverhältnissen denkbar. Z.B. kann der Duroplastwerkstoff so gewählt werden, dass sich eine Reibungsreduktion oder eine höhere Festigkeit ergibt. Dies kann auch nur bereichsweise an den Bauteilen durch bewusste Beeinflussung des Materials an der jeweiligen Stelle geschehen.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass das Gehäuse und der Spannkolben aus dem gleichen Werkstoff bestehen.
Aus Duroplastwerkstoff kann ein Werkstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden:
X 620 X 655 X 659 X 680 X 681 X 682 X 689 X 6952 (Hersteller: Fa. Vyncolit)
Die von dieser Firma unter der angegebenen Produktbezeichnung vertriebenen Duroplastwerkstoffe eignen sich hervorragend für Spannvorrichtungen, insbesondere Kettenspanner, die bei einem Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden.
Im folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
Der in der Figur dargestellte Kettenspanner 1 umfasst ein Gehäuse 2, mit einer Aufnahmebohrung 3 für einen darin verschiebbar geführten Spannkolben 4. Sowohl der Spannkolben 4 als auch die Aufnahmebohrung 3 sind zylinderförmig ausgestaltet. An dem Gehäuse 2 sind Befestigungsaufnahmen 5 vorgesehen, mit denen der Kettenspanner 1 am Motorgehäuse anschraubbar ist. Mit seiner Antriebfläche 6 drückt der Kettenspanner 1 gegen eine nicht näher dargestellte Spannschiene, die wiederum gegen eine Steuerkette eines Verbrennungsmotors gedrückt wird. Auf der Rückseite des Spannkolbens 4 befindet sich eine nicht durchgehende Zylinderbohrung 7, an deren Grundfläche 8 sich eine Schraubendruckfeder 9 abstützt. Diese Schraubendruckfeder 9 stützt sich an ihrem anderen Ende an dem Grund 10 der Aufnahmebohrung 3 ab. In dem Boden 11 des Gehäuses 2 ist eine Einlassbohrung 12 eingearbeitet, die über ein Rückschlagventil 13 mit der Druckkammer 14 in Verbindung steht.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl der Spannkolben 4 als auch das Gehäuse 2 jeweils aus einem Duroplastwerkstoff hergestellt. Im vorliegenden Fall werden unterschiedliche Duroplastwerkstoffe eingesetzt. Der Spannkolben besteht aus einem X 659 und das Gehäuse aus einem X 689. Beide Duroplastwerkstoffe sind unter dieser Produktbezeichnung von der Firma Vyncolit (Gent, Belgien) beziehbar.
Es besteht aber durchaus die Möglichkeit, beide Elemente aus dem gleichen Duroplastwerkstoff herzustellen Auch die Verwendung von Werkstoffen mit dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient kann erfolgen
Beim Duroplastformvorgang wird darauf geachtet, dass die Oberflachen des Gehäuses 2 und des Spannkolbens 4 nach diesem Formvorgang fertiggestellt und nicht nachbearbeitet werden müssen Insbesondere ein spanendes Nachbearbeiten soll nicht mehr erfolgen Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, eines dieser beiden E- lemente, entweder das Gehäuse 2 oder den Spannkolben 4 auch aus einem anderen Werkstoff, z B einem Stahlwerkstoff herzustellen
Im folgenden wird die Wirkungsweise des Kettenspanners 1 kurz erläutert
Die Einlassbohrung 12 ist an den Motorolkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen Bei Starten des Motors fließt Ol über die Einlassbohrung 12 und das in dieser Richtung öffnende Rückschlagventil 13 in die Druckkammer 14 ein Das an der Ruckseite des Spannkolbens 4 wirkende Ol, druckt den Spannkolben 4 in seine Spannposition Anfänglich erfolgt dies durch die Druckfeder 9 Im Betrieb ist jedoch der Hydraulikdruck so groß, dass die Federkraft kaum eine Rolle spielt Eine Dampfung wird dadurch erzielt, dass das Rückschlagventil 13 schließt, sobald der Druck in der Druckkammer 14 großer wird, als der Druck im Motorolkreislauf Ein Abbau des Druckes erfolgt über den Leckagespalt 15, der aufgrund der (geringen) Spielfuhrung zwischen dem Spannkolben 4 und dem Gehäuse 2 noch vorhanden ist
Die gewählten Duroplastwerkstoffe sorgen für eine leichtbauende Variante, die den hier vorherrschenden Belastungen bei einem Steuerkettentrieb gerecht wird