DE10128065A1 - Hydraulische Spannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung (1), umfassend ein Gehäuse (2), das eine Zylinderbuchse (4) umschließt, in dem ein Kolben (5) verschiebbar geführt ist. Eine Bewegung des Kolbens (5) bewirkt einen Volumenaustausch zwischen einem Druckraum (8) und einem Zylinderbuchsenraum(9) über ein Einwegventil (11) bzw. einen Leckspalt (10). Dem Einwegventil (11) ist eine Einrichtung zur Abschaltung von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid vorgeschaltet.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, der insbesondere für eine Brennkraftmaschine vorge­ sehen ist. Diese Spannvorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches beispiels­ weise über ein Lagerauge ortsfest, jedoch schwenkbar beispielsweise an der Brennkraftmaschine befestigt ist. Dabei umschließt das Gehäuse radial beabstandet einen Zylinder, in dem ein federkraftbeaufschlagter, hydraulisch gedämpfter Kolben längsverschiebbar geführt ist. Eine mit dem Kolben verbun­ dene Kolbenstange steht mittelbar oder unmittelbar mit einer Spannrolle in Verbindung, welche kraftschlüssig an einem Zugmittel des Zugmitteltriebs an­ gestellt ist. Der Kolben begrenzt im Zylinder einen Druckraum, welcher ent­ sprechend einer Kolbenstellung mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist. Ein Volu­ menaustausch des Hydraulikfluids zwischen dem Druckraum und einem zwi­ schen dem Zylinder und dem Gehäuse sich einstellenden Hohlraum erfolgt abhängig von der Bewegungsrichtung des Kolbens über ein zwischen dem Druckraum und dem Hohlraum eingesetztes Einwegventil oder über einen Leckspalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder.

Hintergrund der Erfindung

Spannvorrichtungen werden eingesetzt, um die Vorspannung von einem Zug­ mittel in einem Zugmitteltrieb, d. h. einem Riemen- oder Kettentrieb, konstant zu halten und gleichzeitig eine entsprechende Zugmittellängung zu kompensie­ ren und außerdem Schwingungen wirksam zu dämpfen.

Aus der DE 87 10 548.9 U ist eine hydraulische Spannvorrichtung gemäß der zuvor beschriebenen Gattung bekannt. Der Aufbau umfasst einen Kolben, der in einem Zylinder längsverschiebbar geführt ist, wobei der Zylinder in einem Außengehäuse lagefixiert ist, dessen Außenwandung radial beabstandet zum Zylinder verläuft. Das Außengehäuse ist über ein Befestigungsauge schwenk­ bar, beispielsweise an dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine ange­ ordnet. An dem vom Zylinder abgewandten Ende ist die einstückig mit dem Kolben verbundene Kolbenstange der hydraulischen Spannvorrichtung über ein Lagerauge mittelbar oder unmittelbar mit einer an dem Zugmitteltrieb ange­ stellten Spannrolle in Verbindung. Eine vom Einwegventil gerichtete Kolben­ bewegung bewirkt eine Hydraulikfluidströmung von dem Zylinderbuchsenraum in den Druckraum. Im Hydraulikfluid enthaltene Verunreinigungen bzw. Schmutzpartikel können dabei in den Druckraum gelangen und zu einer Funk­ tionsstörung des Einwegventils führen, verbunden mit einem Ausfall der Spannvorrichtung.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine hydraulisches Spannvorrich­ tung dahingehend zu verbessern, dass eine Funktionsstörung des Einwegven­ tils durch Verschmutzung wirksam unterbunden wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebe­ nen Merkmale gelöst.

Danach ist die erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung mit einer Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln auf dem Hydraulikfluid ver­ sehen. Diese Maßnahme bewirkt einen gefilterten, gereinigten Flüssigkeits­ strom des Hydraulikfluids und damit eine störungsfreie Ventilfunktion des Ein­ wegventils und verhindert einen verschmutzungsbedingten Ausfall der gesam­ ten hydraulischen Spannvorrichtung. Die erfindungsgemäße Abscheidung von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid unterbindet weiterhin einen Ver­ schleiß zwischen der Zylinderbuchse und dem Kolben, bedingt durch ein ver­ unreinigtes Hydraulikfluid.

Die Erfindung ermöglicht eine verbesserte, störungsfreie Funktion der hydrauli­ schen Spannvorrichtung. Bisher konnte eine verbleibende Restverschmutzung in den Bauteilen der Spannvorrichtung, die sich trotz einer ausgiebigem Reini­ gung aller Einzelteile der hydraulischen Spannvorrichtung in Verbindung einer sauberen Montage einstellte, das Hydraulikfluid verunreinigen, was zu einer fehlerhaften Funktion des Einwegventils führen konnte und damit zu einem Ausfall der Dämpffunktion der hydraulischen Spannvorrichtung. Diese Gefahr eliminiert die Erfindung. Gleichzeitig kann durch eine entsprechende Ausle­ gung der Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln eine Partikelgrö­ ße einer Restverschmutzung definiert werden, die keine Störung des Einweg­ ventils auslöst und damit derartige Funktionsstörungen der hydraulischen Spannvorrichtung dauerhaft unterbindet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen die Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln in einem Strömungszulauf zu dem Einwegventil anzuordnen. Zur Erzielung einer ungehinderten Strömung, d. h. zur Vermeidung einer nachteiligen Strömungsbeeinflussung, ist ein aufgeweiteter Strömungszulauf vorgesehen, so dass selbst bei einer begrenzt beschmutzten Abscheide- Einrichtung der verbleibende gefilterte Hydraulikfluidstrom für die Funktion des Einwegventils ausreicht, und ohne nachteiligen Einfluß auf die Spannvorrich­ tung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab­ hängigen Ansprüche 2 bis 9.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht zur Abscheidung von Schmutzpartikeln ein Sieb vor. Alternativ dazu schließt die Erfindung ebenfalls eine Filterscheibe ein. Als Sieb eignet sich dazu beispielsweise ein engma­ schiges Drahtgeflecht. Eine geeignete Filterscheibe ist als Schwamm oder als Schwammstoff darstellbar, zur Aufnahme von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid.

Der Aufbau der hydraulischen Spannvorrichtung besitzt vorzugsweise ein der Zylinderbuchse zugeordnetes Bodenventilgehäuse. Darin ist sowohl das Ein­ wegventil als auch die Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln, ausgeführt als ein Sieb oder eine Filterscheibe, integriert. Der Aufbau des Bo­ denventilgehäuses sieht eine beabstandete Anordnung zwischen dem Einweg­ ventil und dem Sieb bzw. der Filterschiebe vor, wobei zwischen diesen Bautei­ len ein vorzugsweise aufgeweiteter Strömungszulauf zu dem Einwegventil vor­ gesehen ist.

Für die Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln ist das Bodenven­ tilgehäuse vorzugsweise mit einer Aufnahme versehen, die beispielsweise als eine Stufenbohrung ausgeführt ist, deren größter Durchmesserbereich die Auf­ nahme bildet, in die das Sieb oder die Filterscheibe formschlüssig und/oder kraftschlüssig eingesetzt und gehalten ist. Der Aufbau der Filterscheibe bzw. des Siebes sieht weiterhin vor, diese Bauteile außenseitig mit einem Tragring zu versehen, mit dem das Sieb oder die Filterscheibe in die Aufnahme des Bodenventilgehäuses eingesetzt ist.

Die Erfindung definiert weiterhin einen zulässigen Abscheidegrad von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid für die Filterscheibe oder das Sieb, der keinen nachteiligen Einfluß auf die Funktion des Einwegventils nimmt. Schmutzpartikel, deren Größe die Funktion des Einwegventils behindern wer­ den durch die Filterscheibe oder das Sieb von dem Ventilsitz ferngehalten. Als praxisgerecht hat sich für die Einrichtung ein Abscheidegrad von Schmutzparti­ keln in einer Größe von < 5 µm erwiesen.

Die konstruktive Ausführung des Siebes sieht vor, dieses in einer Wandstärke von < 1,5 mm auszulegen. Ein derartiges Bauteil kann mit vorhandenen Bau­ teilen, insbesondere dem Bodenventilgehäuse kombiniert werden und bedarf daher keiner besonderen Beachtung hinsichtlich bestehender Einbauverhält­ nisse. Für spezielle Anwendungen und zur Ausnutzung vorhandener Bauräume bietet es sich an, die im Vergleich zu dem Sieb vergrößerte Wandstärke der Filterscheibe an die Tiefe der Aufnahme in dem Bodenventilgehäuse anzupas­ sen.

Als Werkstoff für die Filterscheibe und das Sieb eignet sich bevorzugt Alumini­ um. Zur Erzielung gleicher Werkstoffpaarungen schließt die Erfindung ein aus Aluminium hergestelltes Bodenventilgehäuse ein, welches mit einer Filter­ scheibe oder einem Sieb aus Aluminium kombiniert ist. Alternativ schließt die Erfindung geeignete andere Werkstoffe ein, beispielsweise eine dem Boden­ ventilgehäuse zugeordnete Filterscheibe aus Kunststoff.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele in insgesamt sechs Figuren dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer hydraulischen Spannvorrichtung;

Fig. 2 in einem Detailschnitt eine Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid;

Fig. 3 den Aufbau eines Bodenventilgehäuses in einer hydrauli­ schen Spannvorrichtung, in der das Einwegventil sowie ein Sieb zur Abscheidung von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid eingesetzt sind;

Fig. 4 in einer Schnittdarstellung das in Fig. 3 im eingebauten Zustand angeordnete Sieb;

Fig. 5 die Ansicht des in Fig. 3 eingesetzten Siebes;

Fig. 6 eine zu Fig. 2 alternativ gestaltete Einrichtung, die eine Filterscheibe umfasst.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 zeigt eine hydraulische Spannvorrichtung 1, die zum Spannen ei­ nes in Fig. 1 nicht abgebildeten Zugmittels eines Zugmitteltriebs vorgesehen ist. Der Aufbau der hydraulischen Spannvorrichtung 1 umfasst ein weitestge­ hend rotationssymmetrisch gestaltetes Gehäuse 2, welches über ein Befesti­ gungsauge 3 beispielsweise schwenkbar an dem Kurbelgehäuse einer Brenn­ kraftmaschine befestigt ist. In dem Gehäuse 2 ist zentrisch eine radial zur Au­ ßenwand versetzt angeordnete Zylinderbuchse 4 angeordnet, in der ein Kolben 5 längsverschiebbar geführt ist. Einstückig schließt sich an dem Kolben eine Kolbenstange 6 an, an der endseitig ein zweites Befestigungsauge 7 angeord­ net ist, welches beispielsweise über einen Schwenkhebel mit einer Spannrolle verbunden ist, die an dem Zugmittel des Zugmitteltriebs angestellt ist. Der Kol­ ben 5 begrenzt einen mit einem Hydraulikfluid gefüllten Druckraum 8 innerhalb der Zylinderbuchse 4. Zwischen dem Gehäuse 2 und der Zylinderbuchse 4 bildet sich ein Zylinderbuchsenraum 9, der teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt ist. Bei einer Bewegung des Kolbens 5 in Pfeilrichtung erfolgt ein Volumen­ austausch des Hydraulikfluids über einen Leckspalt 10, der sich zwischen dem Kolben 5 und der Innenwandung der Zylinderbuchse 4 einstellt. Eine umge­ kehrte Bewegung des Kolbens 5 ermöglicht einen Eintritt des Hydraulikfluids über ein Einwegventil 11, welches in einem der Zylinderbuchse 4 zugeordneten Bodenventilgehäuse 12a angeordnet ist.

Die Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung insbesondere die Einbausi­ tuation und den Aufbau des Einwegventils 11. Das im Bodenventilgehäuse 12b integrierte Einwegventil 11 ist als ein Kugelventil gestaltet, dessen durch eine Druckfeder 13 kraftbeaufschlagte Kugel 14 dichtend an einem Ventilsitz 15 des Bodenventilgehäuses 12b anliegt. Das Einwegventil 11 öffnet bei einer Druck­ differenz zwischen dem Zylinderbuchsenraum 9 und dem Druckraum 8, wobei der im Zylinderbuchsenraum 9 vorherrschende höhere Druck zusätzlich die Kraft der Feder 13 überwinden muss, damit die Kugel 14 von dem Ventilsitz 15 abhebt. Dabei kommt es zu einer Strömung des Hydraulikfluids in Pfeilrichtung. Erfindungsgemäß ist dem Einwegventil 11 auf der vom Druckraum 8 abge­ wandten Seite eine Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid vorangestellt. Dazu ist ein Sieb 16 vorgesehen, welches außenseitig von einem Tragring 17 umschlossen ist, der in eine Aufnahme 18 des Bodenventilgehäuses 12b eingesetzt ist.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen die Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzparti­ keln im Hydraulikfluid gemäß Fig. 2 in Verbindung mit dem Bodenventilge­ häuse 12c sowie das Sieb 16 in Einzelteilzeichnungen. Das Bodenventilgehäu­ se 12c gemäß Fig. 3 bildet eine als Stufenbohrung gestaltete Aufnahme 18. Dabei ist die Aufnahme 18 so gestaltet, dass der Tragring 17 bündig stirnseitig in das Bodenventilgehäuse 12c eingepaßt ist. An die Aufnahme 18 schließt sich ein sich konisch verjüngender Strömungszulauf 19 an, der in eine bis zu dem Einwegventil 11 reichende Bohrung übergeht. Dieser Aufbau ermöglicht ein groß dimensioniertes Sieb 16, so dass auch bei einer lokalen Benetzung bzw. Verunreinigung der Siebfläche eine ausreichende Zuströmfläche ver­ bleibt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen das Sieb 16 als Einzelteil in unterschiedlichen An­ sichten. Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 verdeutlicht eine mittige Einbet­ tung des Siebes 16 in den Tragring 17. Der Tragring 17 ist ausreichend groß dimensioniert, so dass dieser eine ausreichende Stabilität bzw. Festigkeit bil­ det, um dieses Bauteil automatisiert in die Aufnahme 18 des Bodenventilge­ häuses 12c einzusetzen. Ein dauerhafter Festsitz des Tragrings 17 in der Auf­ nahme 18 wird vorzugsweise durch eine Übergangspassung oder eine leichte Preßpassung zwischen dem Tragring 17 und der Aufnahme 18 erzielt. Alterna­ tiv bietet es sich an, den Tragring 17 durch eine Verklebung oder Lötung un­ lösbar mit dem Bodenventilgehäuse 12c zu verbinden.

In Fig. 6 ist dem Bodenventilgehäuse 12d eine Filterscheibe 20 zugeordnet, die stirnseitig an dem Bodenventilgehäuse 12d befestigt ist. Auf der zum Ein­ wegventil 11 gerichteten Seite schließt sich an die Filterscheibe 20 ebenfalls ein sich konisch verjüngender Strömungszulauf 19 an, der sicherstellt, dass auch bei einer teilweise verschmutzten Filterscheibe 20 diese eine ausreichen­ de Strömung des Hydraulikfluids ermöglicht, zur Erzielung einer störungsfreien Funktion der hydraulischen Spannvorrichtung 1.

Bezugszahlenliste

1

Spannvorrichtung

2

Gehäuse

3

Befestigungsauge

4

Zylinderbuchse

5

Kolben

6

Kolbenstange

7

Befestigungsauge

8

Druckraum

9

Zylinderbuchsenraum

10

Leckspalt

11

Einwegventil

12

a Bodenventilgehäuse

12

b Bodenventilgehäuse

12

c Bodenventilgehäuse

12

d Bodenventilgehäuse

13

Druckfeder

14

Kugel

15

Ventilsitz

16

Sieb

17

Tragring

18

Aufnahme

19

Strömungszulauf

20

Filterscheibe

Claims (9)

1. Hydraulische Spannvorrichtung (1) für einen Zugmitteltrieb, umfassend ein Gehäuse (2), das radial beabstandet eine Zylinderbuchse (4) um­ schließt, in der ein hydraulisch gedämpfter Kolben (5) längsverschiebbar geführt ist, wobei ein Druckraum (8) in der Zylinderbuchse (4) entspre­ chend einer Kolbenstellung mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist und ein durch eine Kolbenbewegung bedingter Volumenaustausch zwischen dem Druckraum (8) und einem sich zwischen dem Gehäuse (2) und der Zylinderbuchse (4) gebildeten, teilweise mit Hydraulikfluid gefüllten Zy­ linderbuchsenraum (9) erfolgt, wobei der Volumenaustausch abhängig von einer Bewegungsrichtung des Kolbens (5) über ein zwischen dem Druckraum (8) und dem Zylinderbuchsenraum (9) eingesetztes Einweg­ ventil (11) oder über einen Leckspalt (10) zwischen dem Kolben (5) und der Zylinderbuchse (4) geschieht, wobei in einem Strömungszulauf des Einwegventils (11) eine Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzparti­ keln vorgesehen ist.

2. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei dem Einweg­ ventil (11) ein Sieb (16) zur Abscheidung von Schmutzpartikeln voran­ gestellt ist.

3. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die zur Abscheidung von Schmutzpartikeln aus dem Hydraulikfluid mit einer Filterscheibe (20) versehen ist.

4. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Abscheidung von Schmutzpartikeln in einem der Zylinderbuchse (4) zugeordneten Bodenventilgehäuse (12a bis 12d) integriert ist.

5. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Sieb (16) oder die Filterscheibe (20) in eine Aufnahme (18) des Bodenventilge­ häuses (12a bis 12d) eingesetzt ist.

6. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 5, deren Sieb (16) von einem Tragring (17) umschlossen ist, der in die Aufnahme (18) des Bo­ denventilgehäuses (12a bis 12c) eingepaßt ist.

7. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Filterschei­ be (20) oder das Sieb (16) einen Abscheidegrad von Schmutzpartikeln in einer Größe von < 5 µm sicherstellt.

8. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 2, mit einem zur Ab­ scheidung der Schmutzpartikel versehenen Sieb (16), das eine Wand­ stärke von < 1,5 mm aufweist.

9. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 4, deren Sieb (16) oder Filterscheibe (20) übereinstimmend mit dem Bodenventilgehäuse (12a bis 12d) aus Aluminium hergestellt sind.