DE10045134A1

DE10045134A1 - Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE10045134A1
Application number: DE2000145134
Authority: DE
Inventors: Werner Petri
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (1) mit einem hydraulisch-mechanisch wirkenden Betätigungselement (2). Zur Abdichtung des Kolbens (4) in dem Gehäuse (6) ist ein Dichtungselement (13) vorgesehen, das sowohl den Innenraum (8) des Gehäuses (5) abdichtet sowie eine Führung des Kolbens (4) sicherstellt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung mit einem hydraulisch-mechanisch wirkenden Betätigungselement, die für einen Zugmit teltrieb eingesetzt ist. Die Spannvorrichtung ist mit einem Ende ortsfest schwenkbar angeordnet und mit dem weiteren Ende unmittelbar oder mittelbar über eine Spannrolle an einem Zugmittel abgestützt. Derartige Spannvorrich tungen werden vorzugsweise in Zugmitteltrieben zum Antrieb von Aggregaten eingesetzt, wie beispielsweise Generator, Klimakompressor oder Wasserpum pe. Alternativ dazu eignet sich eine solche Spannvorrichtung auch für einen Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine. Der Aufbau des Betätigungs elementes einer Spannvorrichtung umfaßt einen federkraftbeaufschlagten, in einem Zylinder längsverschiebbar geführten und einen Druckraum begrenzen den Kolben. Der Druckraum ist dabei durch ein Einwegventil von einem den Zylinder umgebenden, teilweise mit einem Hydraulikfluid gefüllten topfartigen Gehäuse getrennt. Eine Kolbenbewegung bewirkt einen Volumenaustausch zwischen dem Druckraum und dem Gehäuse, der abhängig von der Bewe gungsrichtung des Kolbens über das Einwegventil oder über einen Leckspalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder erfolgt. Der Kolben wird im Zylinder geführt und zusätzlich außerhalb des Zylinders mittelbar an der Wandung des Gehäuses. Zwischen dem Gehäuse und dem Kolben ist außerdem eine wirk same Abdichtung erforderlich, die einen Austritt von Hydraulikfluid aus dem Gehäuse bzw. einen Eintritt von Verunreinigungen in das Gehäuse verhindert.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Spannvorrichtung mit einem mechanisch-hydraulischen Betäti gungselement zeigt die DE 41 24 500 C2. Dabei übernimmt das topfartig ge staltete Gehäuse die Funktion eines Hydraulikfluid-Vorratsraums und dient weiterhin öffnungsseitig zur Aufnahme einer Dichtungseinheit. Die zur Abdich tung des Kolbens gegenüber der Gehäusewandung vorgesehene Dichtungs einheit bildet ein erstes in Richtung des Hydraulikfluids gerichtetes Führungs segment, bestehend aus einer den Kolben konzentrisch umschließenden Buchse, die über radial ausgerichtete Rippen mit der Außenwandung der Dichtungseinheit verbunden ist. Der Führungseinheit ist axial eine Dichtung vorgelagert, deren Dichtwulst radial vorgespannt an der Mantelfläche des Kol bens abgestützt ist und die außenseitig mit der Außenwandung des Dichtele mentes verbunden ist. Eine derartige aus Kunststoff hergestellte Dichtungsein heit erfordert zumindest in axialer Richtung einen großen Bauraum und ver größert damit nachteilig den Bauraum des Betätigungselementes. Weiterhin verursacht das Kunststoff hergestellte Dichtelement erhöhte Herstellkosten.

Eine weitere Spannvorrichtung, die übereinstimmt mit dem Gattungsbegriff der vorliegenden Erfindung ist aus der DE 196 09 420 A1 bekannt. Zur Abdichtung und Führung des Kolbens im Gehäuse zeigt dieses Betätigungselement eine in das Gehäuse eingepreßte Führungsbuchse mit einer zentrischen Öffnung zur Führung des Kolbens. Der Führungsbuchse axial nach außen vorgelagert ist als weiteres Bauteil eine Dichtscheibe in das Gehäuse eingesetzt mit einer in Richtung der Führungsbuchse ausgerichteten Dichtlippe. Zur Sicherung der Führungsbuchse und des Dichtrings dient ein topfartiges Halteblech, an des sen Boden sich die Dichtscheibe abstützt. An dem vom Boden gegenüberlie genden Ende ist das Halteblech mit einer radial nach innen umlaufenden Bör delung an einer außenseitigen Stufe des Gehäuses verrastet. Dieser mehrteili ge Aufbau erfordert eine aufwändige Montage sowie erhöhte Herstellkosten und Mehrkosten für die Teilebevorratung auf Grund des mehrteiligen Aufbaus.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Nachteile der bekannten Spannvorrichtungen berücksichtigend, ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung, ein Betätigungselement zu schaffen mit ei nem bauraumoptimierten Dicht- und Führungselement für den Kolben im Ge häuse, das weiterhin kostengünstig herstellbar ist und eine einfache Montage ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Problemstellung durch ein scheibenartig gestal tetes mit einer Armierung versehenes Dichtungselement gelöst, das an der Gehäusewandung fixiert ist. Die Armierung hat dabei primär die Aufgabe, den Kolben zu führen und dient sekundär zur Versteifung der Dichtung. Der eintei lige, scheibenartige Aufbau ermöglicht eine vereinfachte Montage, wozu vor teilhaft das Gehäuse öffnungsseitig mit einem gestuften, einen Anschlag bil denden Bereich versehen ist, an dem das Dichtungselement lagefixiert ist. Der scheibenartige Aufbau des Dichtungselementes begünstigt weiterhin den er forderlichen Bauraum, wodurch die axiale Baulänge des hydraulisch mechanischen Betätigungselementes im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik deutlich reduziert werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche 2-11.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung umfaßt ein Dichtungselement mit einer ersten Dichtungswulst am Außenumfang sowie einer zweiten Dichtungs wulst, die dem Innendurchmesser zugeordnet ist. Im eingebauten Zustand sind sowohl die innere als auch die äußere Dichtungswulst in Richtung des Einweg ventils zeigend angeordnet und stützen sich vorgespannt an der Innenwan dung des Gehäuses bzw. an der Mantelfläche des Kolbens dichtend ab.

Als Maßnahme zur Verbesserung der Abdichtung bildet sowohl die innere als auch die äußere Dichtungswulst im nicht eingebauten Zustand zum Einbau maß, d. h. dem Innendurchmesser des Gehäuses bzw. dem Durchmesser des Kolbens eine radiale Überdeckungszone. Im Längsschnitt betrachtet sind dabei die Überdeckungszonen dreieckförmig gestaltet, so daß selbst bei einer un günstigen Passungspaarung zwischen dem Dichtungselement und der Gehäu sewandung einerseits und dem Dichtungselement und dem Kolben anderer seits zumindest eine linienberührte Abstützung der Dichtungswulst sicherge stellt ist.

Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dichtungselementes umfaßt wei terhin eine Armierung mit partiell umfangsverteilt angeordneten Führungsseg menten im Bereich des Innendurchmessers. Diese Führungssegmente sind paßgenau auf den Kolbendurchmesser abgestimmt und gewährleisten damit eine sichere Führung des Kolbens an der Armierung des Dichtungselementes.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße Dichtungselement zur Innenseite des Ge häuses ausgerichtet einseitig ganzflächig von einem Dichtwerkstoff umgeben. Dazu eignet sich beispielsweise ein an die Armierung anvulkanisierter Dicht werkstoff mit dem eine Einheit zwischen der Armierung und der Dichtung her gestellt werden kann. Dabei ist der Dichtwerkstoff so mit der Armierung ver bunden, daß im Bereich der zentrischen Öffnung am Innendurchmesser der Armierung die Aussparungen zwischen den Führungssegmenten ebenfalls mit Dichtwerkstoff ausgefüllt sind. Außerdem bildet der Dichtwerkstoff im Bereich des Innendurchmessers eine Dichtlippe auf der vom Gehäuseinnenraum ab gewandten Seite der Armierung. Die an der Kolben- Mantelfläche abgestützte Dichtlippe dient als Staublippe und besitzt die Funktion einer Vordichtung.

Als Maßnahme zur Erzielung einer verbesserten radialen Abstützung der inne ren Dichtungswulst ist diese von einer Schlauchfeder oder einem anders ge stalteten Federmittel umgeben, mit dem die Dichtwulst vorgespannt an der Mantelfläche des Kolbens anliegt.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Armierung scheibenartig auszubilden und diese aus Stahl herzustellen. Alternativ eignet sich ebenfalls eine Armierung aus einem hochfesten, glasfaser- oder kohlefa serverstärkten Kunststoff.

Das Dichtungselement gemäß der Erfindung ist vorzugsweise lagepositioniert an einer endseitigen Stufe im Gehäuse angeordnet. Dazu eignet sich bei spielsweise ein mit einer Preßpassung in das Gehäuse eingesetztes Dich tungselement. Alternativ schließt die Erfindung eine unlösbar mit dem Gehäuse verbundene Armierung ein, die beispielsweise durch eine Klebung oder Schweißung befestigt ist. Eine sichere Befestigung des Dichtungselementes kann ebenfalls mittels eines separaten, in einer Ringnut des Gehäuses einge setzten Sicherungsringes erfolgen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen, die ein Aus führungsbeispiel in insgesamt 4 Figuren darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine Spannvorrichtung, in der ein erfindungsgemäßes Dichtungselement integriert ist;

Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab in einer Einzelteilzeich nung das erfindungsgemäße Dichtungselement;

Fig. 3 in einer Ansicht die Armierung des erfindungsgemäßen Dichtungselementes;

Fig. 4 den Längsschnitt der in Fig. 3 abgebildeten Armierung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die in Fig. 1 abgebildete Spannvorrichtung 1 umfaßt ein hydraulisch- mechanisch wirkendes Betätigungselement 2, welches an einem Ende über ein Befestigungsauge 3 ortsfest aber schwenkbar, beispielsweise an einer Brenn kraftmaschine, befestigt ist. Über einen Kolben 4 stützt sich das Betätigungs element 2 mittelbar oder unmittelbar über eine in Fig. 1 nicht abgebildete Spannrolle an einem Zugmittel des Zugmitteltriebs ab. Das Betätigungselement 2 umfaßt ein topfartiges einseitig geschlossenes Gehäuse 5, in dem zentrisch ein Zylinder 6 angeordnet ist, in dem der Kolben 4 längsverschiebbar geführt ist, der einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum 7 begrenzt. Ein sich um den Zylinder bildender, kreisringförmig gestalteter Innenraum 8 ist teilweise mit einem Hydraulikfluid gefüllt. Unabhängig von der Richtung einer Längsbewe gung des Kolbens 4 erfolgt ein Volumenaustausch des Hydraulikfluids zwi schen dem Druckraum 7 und dem Innenraum 8. Bei einer Bewegung des Kol bens 4, der den Druckraum 7 verkleinert, wird Hydraulikfluid über einen sich zwischen dem Zylinder 6 und dem Kolben 4 einstellenden Leckspalt 9 in den Innenraum 8 verdrängt. Eine entgegengesetzte, den Druckraum 7 vergrößern de Bewegung des Kolbens 4 bewirkt ein Nachströmen von Hydraulikfluid aus dem Innenraum 8 über ein endseitig am Zylinder 6 befindliches Einwegventil 10. Zur Erzielung einer stetigen Abstützung der Spannrolle an dem Zugmittel dient eine im Innenraum 8 eingesetzte Druckfeder 11, deren Federende sich an einem Federteller 12 abstützt, welcher am Kolben 4 lagefixiert ist.

Der Innenraum 8 des Gehäuses 5 ist öffnungsseitig mit einem Dichtungsele ment 13 versehen, welches eine kreisringförmige Öffnung zwischen dem Kol ben 4 und einer Gehäusewandung 14 schließt. Das Dichtungselement 13 ver fügt über eine scheibenartig gestaltete Armierung 18, die außenseitig eine er ste Dichtungswulst 15 aufweist, die vorgespannt an der Gehäusewandung 14 abgestützt ist. Das erfindungsgemäße Dichtungselement 13 besitzt sowohl eine den Kolben 4 führende Funktion, als auch eine das Gehäuse 5 abdichten de Funktion. Eine weitere Dichtungswulst 16, welche an dem Innendurchmes ser 17 der Armierung 18 angeordnet ist, umschließt radial vorgespannt eine Mantelfläche 19 des Kolbens 4. Zur Erzielung eines lagefixierten Einbaus ist das Dichtungselement 13 mit der Armierung 18 über eine Preßpassung in das Gehäusewandung 14 eingesetzt. Alternativ dazu kann das Dichtungselement 13 ebenfalls mittels eines Sicherungsringes lagefixiert werden, der in eine Umlaufnut im Gehäuse 5 eingebracht ist.

Die Fig. 2 zeigt das Dichtungselement 13 in einer vergrößerten Darstellung. Dabei wird deutlich, daß sowohl die äußere Dichtungswulst 15 als auch die innere Dichtungswulst 16 eine radiale Überdeckung 20, 21 zu der entspre chenden Abstützfläche, der Gehäusewandung 14 bzw. der Mantelfläche 19 des Kolbens 4 bilden, die jeweils strichpunktiert dargestellt sind. Dabei bilden die radialen Überdeckungen 20, 21 jeweils eine dreieckförmige Querschnittsfläche, die auch bei einer fertigungsbedingten nachteiligen Passungspaarung zumin dest eine linienberührte Abstützung der Dichtungswulst 15, 16 an dem jeweili gen Bauteil, der Gehäusewandung 14 bzw. dem Kolben 4 sicherstellen. Die innere Dichtungswulst 16 ist zur Erzielung einer verstärkten radialen Vorspan nung von einer Schlauchfeder 22 umschlossen. Die Fig. 2 verdeutlicht weiter hin, daß die Armierung 18 einseitig vollständig vom Dichtwerkstoff 25 um schlossen ist. Weiterhin füllt der Dichtwerkstoff 25 auch Aussparungen 23, die sich am Innendurchmesser 17 der Armierung 18 zwischen den radial vorste henden Führungselementen 24 bilden, an denen der Kolben 4 unmittelbar ge führt ist. Außerdem umgreift der Dichtwerkstoff 25 die Armierung 18 innenseitig und bildet auf der von der Dichtungswulst 16 abgewandten Seite eine Dichtlip pe 26, die im eingebauten Zustand des Dichtungselementes 13 die Funktion einer Staublippe übernimmt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Armierung 18 als Einzelteil. Vorzugsweise ist die Armierung 18 aus Stahl oder einem glasfaserverstärktem bzw. kohlefaser verstärktem Kunststoff hergestellt. Die Ansicht gemäß Fig. 3 verdeutlicht die symmetrisch angeordneten, radial vorstehenden Führungselemente 24 am Innendurchmesser 17 der Armierung 18, an denen der Kolben 4 unmittelbar geführt ist, wie die Fig. 1 zeigt. Die sich zwischen den Führungselementen 24 einstellenden Aussparungen 13 sind, wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, vom Dichtwerkstoff 25 ausgefüllt und schaffen damit gleichzeitig einen wirksamen Verbund zwischen der Dichtungswulst 16 und der gegenseitig angeordneten Dichtlippe 26 wie in Fig. 2 abgebildet.

Bezugszahlenliste

1

Spannvorrichtung

2

Betätigungselement

3

Befestigungsauge

4

Kolben

5

Gehäuse

6

Zylinder

7

Druckraum

8

Innenraum

9

Leckspalt

10

Einwegventit

11

Druckfeder

12

Federteller

13

Dichtungselement

14

Gehäusewandung

15

Dichtungswulst

16

Dichtungswulst

17

Innendurchmesser

18

Armierung

19

Mantelfläche

20

Überdeckung

21

Überdeckung

22

Schlauchfeder

23

Aussparung

24

Führungselement

25

Dichtwerkstoff

26

Dichtlippe

Claims

1. Spannvorrichtung mit einem hydraulisch-mechanisch wirkenden Betäti gungselement (2) für einen Zugmitteltrieb, die mit einem Ende ortsfest schwenkbar befestigt ist und mit einem weiteren Ende unmittelbar oder mittelbar über eine Spannrolle an einem Zugmittel abgestützt ist, wobei das Betätigungselement (2) einen federkraftbeaufschlagten, in einem Zylinder (6) längsverschiebbar geführten und einen Druckraum (7) be grenzenden Kolben (4) umfaßt, wobei der Druckraum (7) durch ein Ein wegventil (10) von einem den Zylinder (6) umgebenden, teilweise mit ei nem Hydraulikfluid gefüllten Innenraum (8) eines Gehäuses (5) getrennt ist und ein durch eine Kolbenbewegung bedingter Volumenaustausch zwischen dem Druckraum (7) und dem Innenraum (8), abhängig von der Bewegungsrichtung des Kolbens (4), über das Einwegventil (10) oder über einen Leckspalt (9) zwischen dem Kolben (4) und dem Zylinder (6) erfolgt und der Kolben (4) mittelbar an einer Gehäusewandung (14) des Gehäuses (5) geführt und abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein scheibenartig gestaltetes, armiertes Dichtungselement (13) zur Führung und Abdichtung des Kolbens (4) an der Gehäusewandung (14) fixiert ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Dichtungselement (13) an dem Außenumfang eine erste Dichtungswulst (15) und an dem In nendurchmesser (17) eine zweite Dichtungswulst (16) aufweist, die in einer Einbaulage übereinstimmend in Richtung des Einwegventils (10) zeigend angeordnet sind, wobei die Dichtungswulst (15, 16) unter ra dialer Vorspannung an dem Kolben (4) bzw. an der Gehäusewandung (14) abgestützt ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die innere und die äußere Dichtungswulst (15, 16) im nichteingebauten Zustand im Längsschnitt betrachtet, eine dreieckförmige Radialüberdeckung (20, 21) zu einem Innendurchmesser des Gehäuses (5) bzw. einer Mantelfläche (19) des Kolbens (4) bilden.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Armierung (18) an dem Innendurchmesser (17) mit partiell, umfangsverteilt angeordneten radial ausgerichteten Führungselementen (24) versehen ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die Armierung (18) zumin dest einseitig von einem Dichtwerkstoff (25) umschlossen ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Armierung (18) im Be reich des Innendurchmessers (17) beidseitig von dem Dichtwerkstoff (25) umgeben ist und der Dichtwerkstoff (25) auf der von der Dichtungs wulst (16) abgewandten Seite eine Dichtlippe (26) bildet und gleichzeitig Aussparungen (23) zwischen den Führungselementen (24) ausfüllt.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die innere, dem Innendurch messer (17) zugewandte Dichtungswulst (16) außenseitig von einer Schlauchfeder (22) umgeben ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement (15) eine scheibenartig geformte Armierung (18) aufweist.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Dichtungselement (13) mit einer Armierung (18) aus Stahl versehen ist.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Dichtungselement (13), in das eine aus Kunststoff hergestellte Armierung (18) integriert ist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement (13) in das Gehäuse (5) eingepreßt ist, mit einem separaten Sicherungsring gehalten ist oder unlösbar befestigt ist.