DE10011195A1

DE10011195A1 - Spanneinrichtung für Zugmittel

Info

Publication number: DE10011195A1
Application number: DE2000111195
Authority: DE
Inventors: Rene Gruenke
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-09-13

Abstract

Eine Spanneinrichtung für Zugmittel, insbesondere Ketten, ist mit einem in einem Zylinder (2) angeordneten Spannkolben (1) zum Spannen des Zugmittels versehen. Der Zylinder (2) und der Spannkolben (1) begrenzen einen Druckraum (4), an dem ein Einwegventil (7) zum Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum (4) hinein angeschlossen ist. Es ist eine Einrichtung (Schubstift 13, Tellerfeder 11, Zylinder 2) zum Öffnen des Einwegventils (7) oberhalb eines kritischen Drucks im Druckraum (4) vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Spanneinrichtungen für Zugmittel, insbeson dere Ketten. Derartige Spanneinrichtungen werden beispielsweise im Ketten trieb von Verbrennungskraftmaschinen zum Spannen der Ketten eingesetzt.

Aus EP 0 483 564 B1 beispielsweise ist eine hydraulische Spannvorrichtung für Riemen oder Ketten bekannt geworden, die einen Zylinder und einen darin geführten, mit dem Zylinder einen Leckspalt bildenden Kolben aufweist, hinter welchem in dem Zylinder ein mit Öl gefüllter Druckraum angeordnet ist. Der Druckraum ist über ein Rückschlagventil mit einer Öleintrittsöffnung verbunden. Eine Druckfeder bewegt den Kolben in Spannrichtung aus denn Zylinder her aus. Weiterhin ist eine in dem Kolben angeordnete Druckmittelleitung vorgese hen, die über ein weiteres Rückschlagventil mit dem Druckraum verbunden ist, wobei für die Reduzierung des aus dem Kolben austretenden Öls der Druck mittelleitung ein Leckspalt zugeordnet ist. Der Leckspalt der Druckmittelleitung ist ein Teil des zwischen dem Zylinder 2 und dem Kolben 3 befindlichen Lecks paltes 10. Einwärtsbewegungen des Kolbens werden dadurch gedämpft, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum heraus durch den Leckspalt verdrängt wird. Das weitere Rückschlagventil weist eine Feder auf, die einen Schließkörper in ihren Ventilsitz hineindrückt. Ab einem bestimmten Druck im Druckraum wird der Schließkörper des weiteren Rückschlagventils entgegen der Ventilfe der von seinem Ventilsitz abgehoben, so dass der effektive Leckspalt kürzer ist. Mit anderen Worten: die Einwärtsbewegung des Kolbens wird nur noch in geringerem Ausmaß gedämpft.

Durch dieses weitere Rückschlagventil wird also erreicht, dass der Druck im Druckraum im Bedarfsfall reduziert ist. Als Nachteil kann bei diesem Ketten spanner gesehen werden, dass zwei Rückschlagventile erforderlich sind, um die Dämpfungscharakteristik des Kettenspanners zu beeinflussen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spanneinrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei der eine erwünschte Druckminderung im Druckraum auf einfache Art und Weise ge währleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Einrichtung zum Öffnen des Einwegventils oberhalb eines kritischen Drucks im Druckraum vorgesehen ist.

Ein Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, daß auf den Einsatz des weiteren Einwegventils verzichtet werden kann.

Ein weiterer Vorteil kann vor dem folgenden Hintergrund gesehen werden: bei der bekannten Spanneinrichtung sind zwei Einwegventile vorgesehen, wobei für jedes der Einwegventile separate Mittel zum Öffnen vorgesehen sein müs sen, um die Einwegventile zu öffnen und zu schließen. Bei der Erfindung hin gegen genügt ein Einwegventil und eine einzige Einrichtung zum Betätigen des Einwegventils.

Bei der bekannten Einrichtung ist nicht auszuschließen, daß unerwünschte dynamische Effekte dadurch hervorgerufen werden können, daß sich die bei den Einwegventile gegenseitig beeinflussen, beispielsweise durch Druckstöße.

Bei der Erfindung hingegen ist wegen des einzigen Einwegventils eine derarti ge unerwünschte gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen. Allerdings mö gen auch erfindungsgemäße Weiterbildungen mit einem weiteren Einwegventil versehen sein, das aus anderen Gründen erforderlich sein kann.

Bei der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung übernimmt das Einwegventil also zwei Funktionen: Erstens ist es so angeordnet, dass es öffnet, wenn Hy draulikflüssigkeit in den Druckraum nachgesaugt werden soll und zweitens öffnet es bei einem unerwünscht hohen Druck im Druckraum für einen raschen Druckabbau.

Für die Einrichtung eignen sich unterschiedliche gängige Maschinenelemente. Beispielsweise kann ein elektrisch betätigbarer Hubmagnet vorgesehen sein, dessen Anker gegen das Einwegventil fahren kann um dieses zu öffnen. In diesem Fall würde genügen, den Druck im Druckraum bzw. eine korrespondie rende, auf den Zylinder übertragene Kraft zu messen. Sobald der kritische Druck bzw. die kritische Kraft überschritten wird, kann der Hubmagnet ange steuert werden. Ein derartiger Hubmagnet eignet sich in besonders günstiger Weise für die Zusammenarbeit mit Einwegventilen, bei denen ein Schließkör per in seinen Ventilsitz angefedert ist, wobei unter zunehmenden Druck im Druckraum der Schließkörper zunehmend gegen seinen Ventilsitz angedrückt wird. Der Hubteil des Hubmagneten kann dann beispielsweise außerhalb des Druckraums angeordnet sein und von außen gegen den Schließkörper drücken und diesen aus seinen Ventilsitz herausdrücken. Der unerwünscht hohe Druck im Druckraum kann dann rasch abgebaut werden, indem das Öl an dem geöff neten Einwegventil vorbei aus dem Druckraum herausströmen kann. Mit der gleichen Wirkungsweise kann aber ein derartiger Hubmagnet im Innern des Druckraums angeordnet sein.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Weiterbildung können mechanische Mittel eingesetzt werden. Der Vorteil kann hier darin gesehen werden, daß eine separate elektrische Steuerung entfallen kann. So sieht eine erfindungsgemä ße Weiterbildung vor, daß der Zylinder längsverschieblich ausgebildet ist, und daß Öffnungsmittel zum Öffnen des Einwegventils vorgesehen sind, wobei der Zylinder oberhalb des kritischen Drucks in eine Lage längsverschoben ist, in der die Öffnungsmittel an dem Einwegventil angreifen. Die Funktionsweise dieser Spanneinrichtung ist einfach: wenn die Kette auf den Spannkolben drückt und der Druck im Druckraum zunimmt, wird die Kraft, mit der der Spann kolben gedrückt wird, auf den Zylinder übertragen. Bleibt diese Kraft unterhalb einer kritischen Kraft, verharrt der Zylinder in seiner eingenommen Stellung. Überschreitet diese Kraft jedoch die kritische Kraft, wird der Zylinder ausge lenkt und mit seinem Einwegventil gegen die Öffnungsmittel gefahren, die das Einwegventil dann öffnen.

Eine einfache Möglichkeit, um den Zylinder längsverschieblich anzuordnen bietet sich an, indem ein Gehäuse vorgesehen ist, in dem der Zylinder längs verschieblich angeordnet ist. Dadurch ist einerseits die Ausweichmöglichkeit für den Zylinder geschaffen, andererseits bleibt der Zylinder einwandfrei in seiner Wirklinie geführt.

Das Gehäuse bietet sich zudem dazu an, daß ein Federelement, beispielswei se eine Tellerfeder vorgesehen ist, das zwischen dem Gehäuse, vorzugsweise dessen Gehäuseboden, und dem Zylinder, vorzugsweise dessen Zylinderbo den angeordnet ist. Der Zylinder ist zunächst an dem steifen Federelement abgestützt, ohne wesentliche Längsverschiebungen durchzuführen. Wird je doch die kritische Kraft bzw. der kritische Druck überschritten, gibt das Fe derelement nach und der Zylinder weicht in Richtung auf den Gehäuseboden aus, so daß schließlich in der beschriebenen Weise die Öffnungsmittel das Einwegventil öffnen können.

Tellerfedern eignen sich für den erfindungsgemäß vorgesehenen Zweck in besonders günstiger Weise, da Tellerfedern eine sehr hohe Federsteifigkeit aufweisen. Die Federkraft ändert sich sehr stark über den zurückgelegten Fe derweg. Das bedeutet, dass unterhalb der erwähnten kritischen Kraft Kraft schwankungen zwar auftreten, jedoch keine oder nur eine geringfügige Aus lenkung der Tellerfeder zur Folge haben. Oberhalb dieser kritischen Kraft ist die Auslenkung der Tellerfeder jedoch so bemessen, dass am Ende des Fe derweges das Öffnungsmittel das Einwegventil öffnet. Der Verschiebeweg des Zylinders bzw der Federweg des Federelementes ist also so bemessen, daß am Ende oder während des Verschiebewegs das Einwegventil öffnet.

Die Öffnungsmittel sind vorzugsweise an dem Gehäuseboden angeordnet und das Einwegventil ist vorzugsweise an dem Zylinderboden angeordnet. So ist auf einfache Weise sichergestellt, daß das Einwegventil gegen die Öffnungs mittel fährt.

Das Öffnungsmittel kann beispielsweise durch einen Schubstift gebildet sein, der an dem Gehäuse, vorzugsweise dessen Gehäuseboden vorgesehen ist. Das Einwegventil kann in bekannter Weise einen Schließkörper und einen Ventilsitz für den Schließkörper aufweisen. Wird nun der Zylinder unter einer Kraft jenseits der erwähnten kritischen Kraft verschoben, verschiebt dieser in Richtung auf den Gehäuseboden, wobei schließlich der in Richtung auf den Schließkörper vorstehende Schubstift zur Anlage an den Schließkörper gelangt und diesen von seinem Ventilsitz abhebt. Nun kann die Hydraulikflüssigkeit unter rapidem Druckabbau im Druckraum durch das Einwegventil abströmen, wobei die Einwärtsbewegung des Spannkolbens in dem Zylinder deutlich schwächer gedämpft ist, so dass die anliegende Kettenkraft reduziert ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Kettenspanner im Längs schnitt. Ein Spannkolben 1 zum Spannen einer nicht dargestellten Kette ist in einem Zylinder 2 angeordnet. Eine zwischen dem Spannkolben 1 und dem Zylinder 2 angeordnete Druckfeder 3 federt den Spannkolben 1 in Richtung auf die nicht dargestellte Kette an. Der Spannkolben 1 und der Zylinder 2 begren zen gemeinsam einen Druckraum 4 für Motoröl. Zwischen dem Spannkolben 1 und der Zylinderwand ist ein ringförmiger Leckspalt 5 gebildet, durch den Mo toröl aus dem Druckraum 4 heraus verdrängt werden kann. Am Zylinderboden 6 ist ein Einwegventil 7 derart angeordnet, dass Motoröl aus einem Vorrats raum 8 in den Druckraum 4 nachgesaugt werden kann.

Der Zylinder 2 ist längsverschieblich in einem Gehäuse 9 aufgenommen. Zwi schen einem Gehäuseboden 10 und dem Zylinderboden 6 sind zwei hinterein ander angeordnete Tellerfedern 11 und eine Stützscheibe 12 für den Zylinder 2 angeordnet. Die untere Tellerfeder 11 stützt sich am Gehäuseboden 10 ab, wobei die Stützscheibe 12 auf der oberen Tellerfeder 11 aufliegt. Der Zylinder 2 wiederum liegt mit seinem Zylinderboden 6 auf der Stützscheibe 12 auf. Die Stützscheibe 12 ist mit Durchtrittsöffnungen 12a für Motoröl versehen.

Am Gehäuseboden 10 ist ein Schubstift 13 angeordnet, der die Tellerfedern 11 und die Stützscheibe 12 durchdringt und in Richtung auf das Einwegventil 7 vorsteht. Auf dem Schubstift ist ein Sicherungsring 14 angeordnet. Die Teller federn 11 sind zwischen dem Sicherungsring 14 und dem Gehäuseboden 10 eingespannt, bzw. vorgespannt.

Unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet die erfindungsgemäße Span neinrichtung wie folgt: Der Spannkolben 1 liegt unter der Kraft der Druckfeder 3 an der nicht dargestellten Kette an. Kettenschläge werden dadurch gedämpft, dass der Spannkolben 1 entgegen der Federkraft der Druckfeder 3 in Richtung auf den Zylinderboden 6 gedrückt wird, wobei der Druckraum 4 verkleinert wird. Infolge der Volumenreduzierung im Druckraum 4 erhöht sich entsprechend der Druck im Motoröl, das durch den Leckspalt 5 hindurch verdrängt wird. Ein wärtsbewegungen des Spannkolbens 1 sind demzufolge gedämpft. Unter die sen normalen Betriebsbedingungen steht der Zylinder 2 in dem Gehäuse 9 still bzw. verschiebt sich wegen der hohen Federsteifigkeit der Tellerfedern 11 nur in Längsrichtung in unbeachtlicher Weise. Dadurch, daß die Tellerfedern 11 vorgespannt sind, ist sichergestellt, daß die Tellerfedern 11 erst dann weiter zusammengedrückt werden, wenn die kritische Kraft überschritten wird. Der Zylinder 2 bleibt also unter normalen Betriebsbedingungen weitestgehend in seiner Arbeitslage.

Unter einem starken Kettenschlag kann sich aber die von der Kette auf den Spannkolben 1 übertragene Kraft sprunghaft erhöhen. Dieser sprunghafte Kraftzuwachs wird über den Druckraum 4 zunächst auf den Zylinder 2 bzw. den Zylinderboden 6 und von dort über die Stützscheibe 12 und die Tellerfedern 11 in das Gehäuse 9 bzw. den Gehäuseboden 10 eingeleitet. Wenn dieser signifi kante Kraftzuwachs oberhalb einer kritischen Kraft liegt, wird der Zylinder 2 mit der Stützscheibe 12 unter Zusammendrücken der Tellerfedern 11 in Richtung auf den Gehäuseboden 10 verlagert. In seiner verschobenen Lage hat sich nun das Einwegventil 7 bzw. der Schließkörper 7a dem Schubstift 13 so weit genä hert, dass dieser an den Schließkörper 7a zur Anlage kommt und diesen schließlich von seinem Ventilsitz 7b abhebt. In dieser Situation kann das im Druckraum 4 gesammelte Motoröl unter rapidem Druckabbau durch das geöff nete Einwegventil 7 abströmen.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich keine unerwünscht hohen Trum kräfte einstellen.

Anstelle der Tellerfedern 11 können auch andere Federn eingesetzt werden. Besonders geeignet sind alle Federtypen, die hohe Federsteifigkeiten aufwei sen, oder auch solche Federn mit degressiver Kennlinie. Der zuletzt genannte Federtyp kann so ausgelegt sein, dass bis zum Erreichen der erwähnten kriti schen Kraft eine höhere Federsteifigkeit wirksam ist, jenseits dieser kritischen Kraft aber eine verminderte Federsteifigkeit wirksam ist. Der Vorteil kann darin gesehen werden, dass der Zylinder unter normalen Betriebsbedingungen wei testgehend in seiner eingenommenen Lage bleibt, aber infolge eines starken Kettenschlags rasch der Belastung ausweicht und ein rasches Öffnen des Ein wegventils ermöglicht.

Während bei der hier beschriebenen Ausführung der Schubstift 13 an dem Gehäuseboden 10 befestigt ist eine alternative Ausführung denkbar: der Schubstift 13 kann an dem Zylinderboden längsverschielich zusammen mit den vorgespannten Tellerfedern 11 gehalten sein; nach Überschreiten der kriti schen Kraft verlagert der Zylinder 2 in Richtung auf den Gehäuseboden 10, wobei der Schubstift an dem Gehäuseboden 10 abgestützt ist, und wobei unter weiterer Einwärtsbewegung des Zylinders 2 und weiterem Einfedern der Tel lerfedern 11 schließlich der Schubstift zur Anlage an den Schließkörper 7a gelangt und diesen aus seinen Ventilsitz 7b heraushebt.

Bezugszahlenliste

1

Spannkolben

2

Zylinder

3

Druckfeder

4

Druckraum

5

Leckspalt

6

Zylinderboden

7

Einwegventil

7

a Schließkörper

7

b Ventilsitz

8

Vorratsraum

9

Gehäuse

10

Gehäuseboden

11

Tellerfeder

12

Stützscheibe

12

a Durchtrittsöffnung

13

Schubstift

14

Sicherungsring

Claims

1. Spanneinrichtung für Zugmittel, insbesondere Ketten, mit einem in einem Zylinder (2) angeordneten Spannkolben (1), der zum Spannen des Zugmit tels vorgesehen ist, und mit einem von dem Zylinder (2) und von dem Spannkolben (1) begrenzten Druckraum (4), an den ein Einwegventil (7) zum Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum (4) hinein an geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (Schub stift 13, Tellerfeder 11, Zylinder 2) zum Öffnen des Einwegventils (7) ober halb eines kritischen Drucks im Druckraum (4) vorgesehen ist.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung den längsver schieblich angeordneten Zylinder (2) und Öffnungsmittel (Schubstift 13) zum Offnen des Einwegventils (7) aufweist, wobei der Zylinder (2) oberhalb des kritischen Drucks in eine Lage längsverschoben ist, in der die Öff nungsmittel (Schubstift 13) zum Öffnen an dem Einwegventil (7) angreifen.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, bei der der Zylinder (2) in einem Ge häuse (9) längsverschieblich angeordnet ist.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Federelement, vorzugswei se Tellerfeder (11) vorgesehen ist, das zwischen dem Gehäuse (9), vor zugsweise dessen Gehäuseboden (10) und dem Zylinder (2), vorzugsweise dessen Zylinderboden (6) angeordnet ist.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, bei der ein Verschiebeweg des Zylin ders (2) entgegen der Federkraft des Federelementes (Tellerfedern 11) vorgesehen ist, wobei das Öffnungsmittel (Schubstift 13) am Ende oder während dieses Verschiebeweges das Einwegventil (7) öffnet.

6. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, bei der das Einwegventil (7) an dem Zylinder (2), vorzugsweise dessen Zylinderboden (6) vorgesehen ist, und bei der das Öffnungsmittel (Schubstift 13) an dem Gehäuse (9), vorzugs weise dessen Gehäuseboden (10) vorgesehen ist.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, bei der das Öffnungsmittel durch einen Schubstift (13) gebildet ist, der an dem Gehäuse (9), vorzugsweise dessen Gehäuseboden (10) vorgesehen ist.

8. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Einwegventil (7) einen Schließkörper (7a) und einen Ventilsitz (7b) für den Schließkörper (7a) auf weist.