DE10111658B4

DE10111658B4 - chain tensioner

Info

Publication number: DE10111658B4
Application number: DE2001111658
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Ullein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2021-03-10
Also published as: EP1366312A1; WO2002073065A1; DE10111658A1

Abstract

Kettenspanner, mit einem Gehäuse (1, 2), das zusammen mit einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben (3) einen Druckraum (5) begrenzt, mit einem in einer Aufnahme (12) des Spannkolbens (3) angeordneten Wälzkörper (13), wobei die Aufnahme (12) über eine Verbindungsöffnung (14) mit dem Druckraum (5) kommuniziert, und wobei der Spannkolben (3) mit seinem Wälzkörper (13) gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur hydrostatischen Lagerung des Wälzkörpers (13) in der Aufnahme (12) ein über die Verbindungsöffnung (14) an den Druckraum (5) angeschlossenes hydrostatisches Druckkissen (17) ausgebildet ist.Chain tensioner, comprising a housing (1, 2) which, together with a clamping piston (3) displaceable therein, delimits a pressure chamber (5) with a rolling body (13) arranged in a receptacle (12) of the tensioning piston (3), wherein the Receiving (12) via a connection opening (14) communicates with the pressure chamber (5), and wherein the clamping piston (3) with its rolling body (13) against a provided for engagement with the chain clamping rail is pressed, characterized in that the hydrostatic bearing of the rolling body (13) in the receptacle (12) via the connection opening (14) to the pressure chamber (5) connected to the hydrostatic pressure pad (17) is formed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kettenspanner, insbesondere zum Spannen einer Kette im Kettentrieb einer Brennkraftmaschine.The present invention relates to chain tensioners, in particular for tensioning a chain in the chain drive of an internal combustion engine.

Aus DE 199 02 108 A1 beispielsweise ist ein Kettenspanner bekannt geworden, dessen Gehäuse zusammen mit einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben einen Druckraum begrenzt, wobei in einer Aufnahme des Spannkolbens ein Wälzkörper angeordnet ist. Der Spannkolben drückt mit dem Wälzkörper gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene. Die Aufnahme kommuniziert über eine Verbindungsöffnung mit dem Druckraum. In bekannter Weise wird der Spannkolben unter Federkraft gegen die Spannschiene angefedert. Einwärtsbewegungen des Kolbens werden üblicherweise durch eine Leckspaltdämpfung gedämpft. Zu diesem Zweck kommuniziert der Druckraum mit einem Leckspalt, wobei der einsinkende Kolben Druckflüssigkeit aus dem Druckraum durch den Leckspalt hindurch verdrängt. Der Wälzkörper ist hier durch eine Kugel gebildet, die an der Spannschiene abrollen kann. Die Bewegungsabläufe von Spannkolben und Spannschiene sind derart, daß im Berührungspunkt zwischen Spannkolben und Spannschiene Relativverschiebungen stattfinden. Die Kugel übernimmt hierbei die Aufgabe, eine möglichst reibungsfreie Relativverschiebung zu gewährleisten, damit der Kettenspanner einwandfrei und zuverlässig arbeiten kann. Bei dem bekannten Kettenspanner ist im Druckraum ein Drosselelement angeordnet, das zwischen der eingangs genannten Verbindungsöffnung und dem Druckraum wirksam angeordnet ist. Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum gelangt demzufolge unter erheblichen Druckabfall, also nahezu drucklos in die Aufnahme, um die Kugel zu schmieren. Die Kugel ist demzufolge einerseits in Kontakt mit der Spannschiene und andererseits in Kontakt mit dem Spannkolben. Aufgrund der Reibungsverhältnisse zwischen Kugel und Schiene einerseits und Kugel und Spannkolben andererseits, ist nicht einwandfrei gewährleistet, daß sich die Kugel bei einer Relativverschiebung im Kontaktpunkt zwischen Spannkolben und Spannschiene dreht. Bleibt jedoch die Kugel stehen, besteht aufgrund der hochfrequenten oszillierenden Bewegungen zwischen Spannschiene und Spannkolben die Gefahr eines unerwünschten Verschleißes in der Kontaktzone, der bis zum Ausfall des Systems führen kann.Out DE 199 02 108 A1 For example, a chain tensioner has become known, whose housing, together with a clamping piston arranged displaceably therein, delimits a pressure space, wherein a rolling body is arranged in a receptacle of the tensioning piston. The tensioning piston presses with the rolling element against a clamping rail provided for engagement with the chain. The recording communicates via a connection opening with the pressure chamber. In a known manner, the tensioning piston is spring-loaded against the tensioning rail. Inward movements of the piston are usually damped by a leak gap damping. For this purpose, the pressure chamber communicates with a leakage gap, wherein the sinking piston displaces pressure fluid from the pressure chamber through the leakage gap. The rolling element is formed here by a ball which can roll on the tensioning rail. The movements of clamping piston and clamping rail are such that take place at the contact point between clamping piston and clamping rail relative displacements. The ball hereby takes on the task of ensuring a possible friction-free relative displacement, so that the chain tensioner can work properly and reliably. In the known chain tensioner, a throttle element is arranged in the pressure chamber, which is arranged between the above-mentioned connection opening and the pressure chamber effectively. Hydraulic fluid from the pressure chamber thus passes under considerable pressure drop, so almost without pressure in the recording to lubricate the ball. The ball is therefore on the one hand in contact with the clamping rail and on the other hand in contact with the clamping piston. Due to the friction conditions between ball and rail on the one hand and ball and clamping piston on the other hand, it is not properly guaranteed that the ball rotates at a relative displacement in the contact point between clamping piston and clamping rail. However, if the ball stops, there is the risk of undesirable wear in the contact zone, which can lead to failure of the system due to the high-frequency oscillating movements between clamping rail and clamping piston.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kettenspanner nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der bei Relativverschiebungen zwischen Spannschiene und Spannkolben einwandfrei arbeitet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur hydrostatischen Lagerung des Wälzkörpers in der Aufnahme ein über die Verbindungsöffnung an den Druckraum angeschlossenes hydrostatisches Druckkissen ausgebildet ist. Bei diesem erfindungsgemäßen Kettenspanner ist gewährleistet, daß die Kugel einwandfrei, selbst unter hochfrequenten Bewegungsabläufen, drehen kann, denn im Gegensatz zu der bekannten Lösung, ruht die Kugel an ihrer dem Spannkolben zugewandten Seite auf einem hydrostatischen Druckkissen, so daß – sofern die Reibung zwischen starren Körpern betroffen ist – im wesentlichen eine Rollreibung zwischen der Kugel und der Spannschiene stattfindet. Selbst bei hochfrequenten oszillierenden Relativverschiebungen im Kontaktpunkt zwischen Spannschiene und Spannkolben ist sichergestellt, daß der Wälzkörper einwandfrei dreht. Vorzugsweise ist der Wälzkörper durch eine Kugel gebildet, denn Kugeln sind preiswert herzustellen und sind um alle Raumachsen frei drehbar. Weiterhin ermöglicht eine Kugel eine einfache Ausgestaltung der Aufnahme und des hydrostatischen Druckkissens. Es ist aber auch denkbar, anstelle einer Kugel beispielsweise einen zylinderförmigen Wälzkörper vorzusehen.Object of the present invention is therefore to provide a chain tensioner according to the features of the preamble of claim 1, which works properly in relative displacements between clamping rail and clamping piston. According to the invention, this object is achieved in that for the hydrostatic bearing of the rolling element in the receptacle via the connection opening to the pressure chamber connected hydrostatic pressure pad is formed. In this invention chain tensioner ensures that the ball can properly rotate, even under high-frequency movements, because in contrast to the known solution, the ball rests on its side facing the clamping piston on a hydrostatic pressure pad, so that - if the friction between rigid Bodies is affected - essentially a rolling friction between the ball and the tensioning rail takes place. Even with high-frequency oscillating relative displacements in the contact point between the clamping rail and clamping piston ensures that the rolling element rotates properly. Preferably, the rolling element is formed by a ball, because balls are inexpensive to manufacture and are freely rotatable about all spatial axes. Furthermore, a ball allows a simple design of the recording and the hydrostatic pressure pad. But it is also conceivable to provide, for example, a cylindrical rolling element instead of a ball.

Die hydrostatische Lagerung des Wälzkörpers wird dadurch erreicht, dass der Wälzkörper mit dem Druck, der auch im Hochdruckraum des Kettenspanners anliegt, beaufschlagt wird. Die Druckflüssigkeit gelangt durch die Verbindungsöffnung nahezu ohne Druckabfall über die Verbindungsöffnung in die Aufnahme, so daß sich dort ebenfalls ein wenigstens annähernd so hoher Druck wie im Druckraum einstellt.The hydrostatic bearing of the rolling element is achieved in that the rolling elements with the pressure which is applied in the high pressure chamber of the chain tensioner, is applied. The pressure fluid passes through the connection opening with almost no pressure drop via the connection opening in the receptacle, so that there also sets at least approximately as high a pressure as in the pressure chamber.

Zwischen dem Wälzkörper und der die Aufnahme begrenzende Wandung kann ein Leckspalt ausgebildet sein. Das unter hohem Druck stehende Hydrauliköl strömt dann durch diesen Leckspalt nur sehr langsam aus. Jedenfalls ist gewährleistet, daß der Druck im Hochdruckraum des Kettenspanners auch auf den Wälzkörper einwirkt. Somit wird ein Großteil der eingeleiteten Last auf den Wälzkörper durch den hydrostatischen Druck nahezu reibungsfrei abgestützt. Somit ist gewährleistet, daß die Kugel aufgrund der höheren Reibung an der Kontaktfläche zur Spannschiene bei Relativdrehung zwischen Spannschiene und Spannkolben einwandfrei dreht.A leakage gap can be formed between the rolling element and the wall delimiting the receptacle. The high pressure hydraulic oil then flows through this leakage gap only very slowly. In any case, it is ensured that the pressure in the high pressure chamber of the chain tensioner also acts on the rolling elements. Thus, a large part of the load introduced is supported on the rolling elements by the hydrostatic pressure almost frictionless. This ensures that the ball rotates properly due to the higher friction at the contact surface to the clamping rail in relative rotation between the clamping rail and clamping piston.

Eingangs wurde erwähnt, daß bekannte Kettenspanner häufig mit einer Leckspaltdämpfung ausgerüstet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Kettenspanner kann in bekannter Weise eine derartige Leckspaltdämpfung an dessen von der Spannschiene abgewandten Ende vorgesehen sein. In diesem Fall weist der erfindungsgemäße Kettenspanner mindestens zwei Leckspalte auf. Wenn der Kettenspanner mit nach oben gewandtem Spannkolben eingebaut werden soll, können unerwünschte Gaseinschlüsse bzw. Gaspolster durch den zwischen dem Wälzkörper und der Wandung der Aufnahme ausgebildeten Leckspalt verdrängt werden. Das bedeutet, daß beispielsweise Gaspolster aus dem Druckraum des Kettenspanners über die Verbindungsöffnung in die Aufnahme und von dort über den Leckspalt in die Umgebung verdrängt werden. Bei entgegengerichteter Einbaulage, also wenn der Spannkolben nach unten ausgerichtet ist, können derartige unerwünschte Gaspolster durch den anderen, bekannten Leckspalt verdrängt werden. In anderen Worten: Der erfindungsgemäße Kettenspanner kann lageunabhängig eingebaut werden.It was mentioned at the beginning that known chain tensioners are often equipped with a leak gap damping. In the chain tensioner according to the invention can be provided in a known manner, such leakage gap damping at its end remote from the clamping rail end. In this case, the chain tensioner according to the invention has at least two leakage gaps. When the chain tensioner is to be installed with the clamping piston turned upwards, unwanted gas inclusions or gas cushions can be displaced by the leakage gap formed between the rolling element and the wall of the receptacle. This means that, for example, gas cushion are displaced from the pressure chamber of the chain tensioner via the connection opening in the receptacle and from there via the leakage gap in the environment. In opposite mounting position, so when the tensioning piston is oriented downwards, such undesirable gas cushion can be displaced by the other, known leakage gap. In other words, the chain tensioner according to the invention can be installed independently of position.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Der erfindungsgemäße Kettenspanner weist ein zweiteiliges Gehäuse auf, das aus einem inneren Gehäuseteil 1 und einem äußeren Gehäuseteil 2 gebildet ist. In dem Gehäuse ist ein Spannkolben 3 längsverschieblich aufgenommen.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in a single figure. The chain tensioner according to the invention has a two-part housing, which consists of an inner housing part 1 and an outer housing part 2 is formed. In the housing is a tensioning piston 3 taken longitudinally displaceable.

In dem inneren Gehäuseteil 1 ist ein Rückschlagventil 4 angeordnet. Der Spannkolben 3 begrenzt gemeinsam mit dem Gehäuse und mit dem Rückschlagventil 4, einen Druckraum 5, der während des Betriebs des Kettenspanners mit Motoröl gefüllt ist. Das Motoröl kann über ein Reservoir 6 durch das geöffnete Rückschlagventil 4 in den Druckraum 5 angesaugt werden. Unter Druckerhöhung im Druckraum 5 sperrt das Rückschlagventil 4.In the inner housing part 1 is a check valve 4 arranged. The tensioning piston 3 limited together with the housing and with the check valve 4 , a pressure room 5 , which is filled with engine oil during operation of the chain tensioner. The engine oil can through a reservoir 6 through the open check valve 4 in the pressure room 5 be sucked. Under pressure increase in the pressure chamber 5 locks the check valve 4 ,

Das Rückschlagventil 4 und eine starke Schraubendruckfeder 7 sind zwischen zwei Sicherungsringen 8, 9 angeordnet. Die starke Schraubendruckfeder 7 ist einerseits über eine Scheibe 10 an dem Sicherungsring 9 abgestützt und greift andererseits an dem Rückschlagventil 4 an und federt dieses gegen den Sicherungsring 8. Infolge eines harten Kettenschlags kann bei der einsetzenden Einwärtsbewegung des Spannkolbens 3 ein sehr schneller und starker Druckanstieg im Druckraum 5 erfolgen. In diesem Fall ist die an dem Rückschlagventil 4 angreifende Druckkraft größer als die Druckkraft der Schraubendruckfeder 7, so daß das Rückschlagventil 4 in Richtung auf die Scheibe 10 axial verlagert wird. Unter der sich nun einstellenden Vergrößerung des Druckraums 5 wird rasch der unerwünscht hohe Druck im Druckraum 5 abgebaut.The check valve 4 and a strong helical compression spring 7 are between two circlips 8th . 9 arranged. The strong helical compression spring 7 is on the one hand about a disc 10 on the circlip 9 supported and on the other hand engages the check valve 4 and this springs against the retaining ring 8th , As a result of a hard chain shock can at the onset of inward movement of the clamping piston 3 a very fast and strong pressure increase in the pressure chamber 5 respectively. In this case, the one on the check valve 4 acting pressure force greater than the pressure force of the helical compression spring 7 so that the check valve 4 towards the disc 10 is displaced axially. Under the now adjusting enlargement of the pressure chamber 5 quickly becomes the undesirably high pressure in the pressure chamber 5 reduced.

Eine einerseits an dem inneren Gehäuseteil 1 – bzw. hier dem Rückschlagventil 4 – abgestützte und andererseits an dem Spannkolben 3 angreifende Schraubendruckfeder 11 federt den Spannkolben 3 gegen die hier nicht dargestellte Spannschiene an.On the one hand on the inner housing part 1 - or here the check valve 4 - Supported and on the other hand on the clamping piston 3 attacking helical compression spring 11 springs the tensioning piston 3 against the clamping rail, not shown here.

An seiner der nicht dargestellten Spannschiene zugewandten Seite trägt der Spannkolben 3 in einer Aufnahme 12 eine Kugel 13, die verliersicher in der Aufnahme 12 aufgenommen ist. Eine Verbindungsöffnung 14 verbindet die Aufnahme 12 mit dem Druckraum 5. Zwischen der Wandung 15 der Aufnahme 12 und der Kugel 13 ist eine ringförmiger Leckspalt 16 gebildet. Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Kettenspanners fährt der Spannkolben 3 ein, wodurch sich der Druck im Druckraum 5 erhöht. Das unter Druck stehende Motoröl gelangt aus den Druckraum 5 nahezu ohne Druckabfall über die Verbindungsöffnung 14 in die Aufnahme 12 und wird von dort über den Leckspalt 16 in die Umgebung hin verdrängt. In dem zwischen der Wandung 15 und der Kugel 13 verbleibenden Raum ist ein hydrostatisches Druckkissen 17 gebildet. Die Kugel 13 ist auf diesem hydrostatischen Druckkissen 17 nahezu reibungsfrei drehbar abgestützt. Im Kontaktpunkt zwischen der Kugel 13 und der nicht dargestellten Spannschiene kommt es während des Betriebs zu Relativverschiebungen, wobei die leichtgängig und einwandfrei drehbare Kugel 13 an der Spannschiene abwälzt, so daß sich kein unerwünschter Verschleiß an der Spannschiene in der Kontaktzone einstellt.On its side of the clamping rail, not shown side facing the tensioning piston carries 3 in a recording 12 a ball 13 who are captive in the recording 12 is included. A connection opening 14 connects the recording 12 with the pressure room 5 , Between the wall 15 the recording 12 and the ball 13 is an annular leakage gap 16 educated. During operation of the chain tensioner according to the invention, the tensioning piston moves 3 a, which causes the pressure in the pressure chamber 5 elevated. The pressurized engine oil comes out of the pressure chamber 5 almost no pressure drop across the connection opening 14 in the recording 12 and from there across the leak gap 16 displaced into the environment. In the between the wall 15 and the ball 13 remaining space is a hydrostatic pressure pad 17 educated. The ball 13 is on this hydrostatic pressure pad 17 rotatably supported almost frictionless. At the contact point between the ball 13 and the tensioning rail, not shown, it comes to relative displacements during operation, with the smooth and perfectly rotatable ball 13 rolls on the clamping rail, so that sets no unwanted wear on the clamping rail in the contact zone.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Inneres GehäuseteilInner housing part
22: Äußeres GehäuseteilOuter housing part
33: Spannkolbenclamping piston
44: Rückschlagventilcheck valve
55: Druckraumpressure chamber
66: Reservoirreservoir
77: SchraubendruckfederHelical compression spring
88th: Sicherungsringcirclip
99: Sicherungsringcirclip
1010: Scheibedisc
1111: SchraubendruckfederHelical compression spring
1212: Aufnahmeadmission
1313: KugelBullet
1414: Verbindungsöffnungconnecting opening
1515: Wandungwall
1616: Leckspaltleakage gap
1717: Hydrostatisches DruckkissenHydrostatic pressure pad

Claims

Chain tensioner, with a housing ( 1 . 2 ), which together with a displaceably arranged clamping piston ( 3 ) a pressure chamber ( 5 ), with one in a receptacle ( 12 ) of the tensioning piston ( 3 ) arranged rolling elements ( 13 ), the recording ( 12 ) via a connection opening ( 14 ) with the pressure chamber ( 5 ), and wherein the tensioning piston ( 3 ) with its rolling element ( 13 ) is pressed against a provided for engagement with the chain tensioning rail, characterized in that for the hydrostatic bearing of the rolling body ( 13 ) in the recording ( 12 ) via the connection opening ( 14 ) to the pressure chamber ( 5 ) connected hydrostatic pressure pad ( 17 ) is trained.

Chain tensioner according to claim 1, wherein between the rolling element ( 13 ) and one the recording ( 12 ) bounding wall ( 15 ) a leakage gap ( 16 ) is trained.

Chain tensioner according to claim 2, wherein the wall ( 15 ) is circular, wherein the rolling body by a ball ( 13 ) is formed.

Chain tensioner according to claim 2, whose installation position is such that gas inclusions in the pressure chamber ( 5 ), in the connection opening ( 14 ) or in the hydrostatic cushion ( 17 ) over the leakage gap ( 1b ) are displaceable.