DE102005027597A1

DE102005027597A1 - Hydraulisches Spannelement

Info

Publication number: DE102005027597A1
Application number: DE200510027597
Authority: DE
Inventors: Jörg Kaiser; Aleksandar Lutkic
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: DE102005027597B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannelement (25) für einen Zugmitteltrieb, mit dem ein Zugmittel vorgespannt werden kann. Das hydraulische Spannelement (25) umfasst ein Unterteil (2) sowie ein Oberteil (8), zwischen denen eine Druckfeder (15) eingesetzt ist, die eine Spreizkraft zwischen diesen Bauteilen ausübt. Im Bereich des Oberteils (8) ist die Druckfeder (15) an einem Federteller (26) abgestützt, dessen Aufnahme (27) einem Querschnittsprofil der Befestigungsöse (9) entspricht und der eine um 90° zu der Aufnahme (27) versetzt angebrachte Aussparung (28) einschließt, die im Betriebszustand an einem Führungszapfen (29) des Oberteils (8) verrastet.

Description

Gebiet der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein hydraulisches Spannelement, mit dem ein Zugmittel, ein Riemen oder eine Kette vorgespannt wird. Das Spannelement umfasst ein Unterteil, in dem ein Zylinder integriert ist sowie ein Oberteil, dessen zugehöriger Kolben in dem Zylinder des Unterteils verschiebbar geführt ist. Mittels einer Befestigungsöse ist das Unterteil sowie das Oberteil im Einbauzustand an einem ortsfesten oder einem beweglichen Bauteil fixiert. Zwischen dem Unterteil und dem Oberteil ist ein außenseitig diese Bauteile teilweise umschließende Druckfeder vorgesehen, deren Federkraft eine Spreizbewegung zwischen dem Unterteil und dem Oberteil auslöst. Zur Dämpfung einer Stellbewegung dieser Bauteile ist eine hydraulische Dämpfungseinrichtung in dem Spannelement integriert. Die Einrichtung umfasst einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum, der von dem Kolben in Verbindung mit dem Zylinder begrenzt ist, wobei ein Austausch des Hydraulikfluids von dem Druckraum in einen Vorratsraum oder in umgekehrter Richtung über ein Einwegventil oder einen Leckspalt bzw. Ringspalt erfolgt.

Hintergrund der Erfindung

Ein hydraulisches Spannelement der zuvor beschriebenen Bauart zeigt das US-Patent 6,036,612. Das bekannte Spannelement umfasst eine Druckfeder, die das Spannelement außenseitig zwischen den Befestigungsösen um schließt. Dabei stützt sich ein Federende der Druckfeder an einem Ansatz des Unterteils im Bereich der Befestigungsöse ab. Das weitere Federende liegt kraftschlüssig an einer Scheibe an, welche einstückig mit der Befestigungsöse verbunden ist, die gemeinsam mit einer Kolbenstange das Oberteil bilden. Die Kolbenstange ist dabei mittels einer Verstiftung mit der Befestigungsöse verbunden, wodurch zunächst die zusammengehörigen Bauteile genau auszurichten sind, bevor die Verstiftung eingebracht werden kann. Zu beachten ist dabei, dass dieses Zusammenfügen gleichzeitig bei zumindest teilweise zusammengepresster Druckfeder erfolgen muss.

Aus dem Dokument JP 5-10849 U ist ein weiteres hydraulisches Spannelement bekannt, bei dem sich die Druckfeder, welche das Spannelement außenseitig umschließt, im Bereich des Oberteils an einem Federteller abgestützt ist, welcher in einer Ringnut der Kolbenstange lagefixiert ist. Zur Erzielung einer dauerfesten Befestigung des Federtellers ist eine ausreichende maßliche Überdeckung zwischen der zentralen Bohrung des Federtellers und der Kolbenstange im Nutbereich erforderlich. Alternativ zeigt dieses Dokument eine die Wandstärke des Federtellers deutlich überschreitende Nutbreite innerhalb der Kolbenstange, wodurch ein hülsenartig geformter Abschnitt im Bereich der zentralen Bohrung des Federtellers in der Einbaulage umfangsseitig in die Nut eingebördelt ist. Diese Maßnahme soll eine lagefixierte Anordnung des Federtellers an der Kolbenstange ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein hydraulisches Spannelement die Montage einer außen angeordneten Druckfeder des Spannelementes zu vereinfachen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die zumindest teilweise das Spannelement außen umschließende Druckfeder mit zumindest einem Federende an einem lösbaren Federteller abgestützt, der formschlüssig einer Befestigungsöse zugeordnet ist. Zur Montage des als separates Bauteil dem Spannelement zugeordneten Federtellers weist dieser eine Aufnahme auf, die einem Querschnittsprofil der Befestigungsöse entspricht. Damit kann der Federteller nach einer erfolgten Vormontage der Befestigungsöse zugeordnet werden und ausgehend von einer Montageposition durch eine Verdrehung um 90° in eine Endlage verdreht werden, in der ein Führungszapfen der Befestigungshülse an dem Federteller verrastet.

Vorteilhaft ermöglicht dieses Konzept zur Abstützung der Druckfeder eine vereinfachte Montage, wobei der erfindungsgemäße Federteller vorteilhaft auch für Spannelemente einsetzbar ist, deren außen liegende Druckfeder zusätzlich zu einer in dem Spannelement integrierten Druckfeder eingesetzt werden kann, um eine erhöhte Federkraft des Spannelementes realisieren zu können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federtellers sieht vor, dass dieser zusätzlich zu der mittig eingebrachten Ausnehmung eine tiefenbegrenzte Aussparung aufweist. Dazu ist die Aussparung entsprechend der Endlage um 90° versetzt zu der mittigen Ausnehmung in den Federteller eingebracht. Die Gestaltung und Anordnung der Aussparung erfolgt dabei so, dass in einem Betriebszustand des Spannelementes der Führungszapfen der Befestigungsöse formschlüssig in die tiefenbegrenzte Aussparung des Federtellers verrastet. Neben einer definierten Lageposition ergibt sich dadurch eine stabile Einbaulage des Federtellers, verbunden mit einer wirksamen, dauerfesten Abstützung der Druckfeder.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den Federteller so zu gestalten, dass dieser beidseitig eine tiefenbegrenzte Aussparung vorsieht. Durch eine entsprechende Wandstärke des Federtellers ist es möglich, diesen beidseitig mit Aussparungen zu versehen, ohne dass es dazu zu einer festigkeitsbedingten Schwächung bzw. Verformung des Federtellers kommt, bei dem die Funktion des Spannelementes nicht mehr gesichert ist. Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Federteller dem Oberteil des Spannelementes so zugeordnet, dass der Federteller großflächig abgestützt und lagepositioniert bzw. verdrehgesichert der Befestigungsöse zugeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ergänzung der Erfindung bezieht sich auf einen einstellbaren Federteller, an dem das Federende der Druckfeder im Bereich des Unterteils abgestützt ist. Der einstellbare Federteller ermöglicht vorteilhaft die Verwendung von Druckfedern unterschiedlicher Federlänge oder eine Einflussnahme der Vorspannkraft der Druckfeder. Als einstellbarer Federteller bietet es sich beispielsweise an, die Mantelfläche des Unterteils mit zwei um 180° zueinander versetzt angeordnete Nockenbahnen zu versehen, an denen jeweils der Federteller formschlüssig verrastet.

Eine vereinfachte Handhabung des Federtellers ermöglicht eine außenseitige Werkzeugaufnahme. Ein Federteller, der beispielsweise außenseitig ein als Sechskant ausgebildetes Mehrkantprofil aufweist, kann nach erfolgter Vormontage mittels eines handelsüblichen Maulschlüssels von der Montageposition in die Endlage verdreht werden. Alternativ zu einem Mehrkantprofil schließt die Erfindung ein symmetrisch angeordnetes Nutprofil ein, in das ein Spezialwerkzeug bzw. ein Hakenschlüssel formschlüssig eingreifen kann, mit dem der Federteller in die gewünschte Lage verdrehbar ist.

Vorzugsweise ist der Federteller aus einem Stahlblech mittels eines Tiefziehverfahrens spanlos hergestellt. Alternativ dazu bietet es sich an, einen spangebend hergestellten Federteller oder einen als Fließpressteil gestalteten Federteller einzusetzen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
1 in einer Perspektive ein hydraulisches Spannelement in Verbindung mit dem als separates Bauteil gestalteten Federteller;
2 das hydraulische Spannelement gemäß 1 mit dem Federteller in der Einbaulage;
3 ein hydraulisches Spannelement, bei dem die Federenden der Druckfeder jeweils an als separate Bauteile gestalteten Federtellern abgestützt sind;
4 das hydraulische Spannelement gemäß 3 in einer Seitenansicht;
5 als Einzelteil einen erfindungsgemäßen Federteller;
6 den Federteller gemäß 5 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie 6-6;
7 einen Federteller mit einer als Sechskant gestalteten Außenkontur;
8 eine hydraulische Spannvorrichtung bekannter Bauart.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Zur Verdeutlichung der Erfindung erfolgt zunächst die Beschreibung der 8, in der ein hydraulisches Spannelement 1 bekannter Bauart dargestellt ist. Der Aufbau des hydraulischen Spannelements 1 umfasst ein topfartig gestaltetes Unterteil 2, das über eine Befestigungsöse 3 gelenkig und damit schwenkbar an einem ortsfesten Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigt ist. In dem Unterteil 2 ist ein Zylinder 4 integriert, der zur Aufnahme und Führung eines Kolbens 5 vorgesehen ist, welcher in Kombination mit einer Kolbenstange 6 sowie einer Auflage 7 ein Oberteil 8 bilden. Die Kolbenstange 6 weist endseitig eine Befestigungsöse 9 auf, welche gelenkig an einem Spannhebel 10 angekoppelt ist, der um eine Drehachse 11 schwenkbar ist und mittels einer Laufrolle 12 an einem Zugmittel 13 abgestützt ist. Das hydraulische Spannelement 1 in Verbindung mit dem Spannhebel 10 bilden gemeinsam eine hydraulische Spannvorrichtung 14. Zur Erzielung einer in Pfeilrichtung wirkenden Kraftkomponente umfasst das hydraulische Spannelement 1 eine äußere, das Unterteil 2 weitestgehend außenseitig umschließende Druckfeder 15, deren erstes Federende 16 an einem Vorsprung 17 des Unterteils 2 und dessen zweites Federende 18 an der Auflage 7 abgestützt ist.
Eine weitere, innerhalb des Zylinders 4 eingesetzte Druckfeder 19 stützt sich stirnseitig an dem Kolben 5 ab und verstärkt damit die Spreizkraft zwischen dem Unterteil 2 und dem Oberteil 8. Zur Dämpfung von Stellbewegungen des Kolbens 5 und damit des Oberteils 8 gegenüber dem Unterteil 2 umfasst das hydraulische Spannelement eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung 20. Dazu ist ein mit Hydraulikfluid gefüllter Druckraum 21 vorgesehen, welcher von dem Kolben 5 und dem Zylinder 4 begrenzt ist. Bei einer Stellbewegung des Kolbens 5 gegenüber dem Zylinder 4 erfolgt ein Austausch des Hydraulikfluids von dem Druckraum 21 in einem dem Kolben 5 vorgelagerten Vorratsraum 22 oder in umgekehrter Richtung über ein stirnseitig im Kolben 5 integriertes Einwegventil 23 oder einem Leckspalt 24, der sich zwischen einer Mantelfläche des Kolbens 5 und einer Innenwandung des Zylinders 4 einstellt.
Die 1 und 2 zeigen das hydraulische Spannelement 25, von dem nachfolgend die Unterschiedsteile gegenüber dem hydraulischen Spannelement 1 beschrieben werden. Zur Abstützung der Druckfeder 15 im Bereich des Oberteils 8 ist als separates Bauteil ein Federteller 26 vorgesehen, der formschlüssig mit der Befestigungsöse 9 zusammenwirkt. Dazu weist der Federteller 26 eine Aufnahme 27 auf, deren Größe einem Querschnittsprofil der Befestigungsöse 9 entspricht. Wie in 1 dargestellt, wird zur Montage der Federteller 26 axial der Befestigungsöse 9 in Pfeilrichtung zugeführt und dabei so ausgerichtet, dass die Befestigungsöse 9 in die Aufnahme 27 eingreift. Rechtwinklig zu der Aufnahme 27 ist der Federteller 26 weiterhin mit einer tiefenbegrenzten Aussparung 28 versehen. Nach Anlage des Federtellers 26 an dem Federende 18 der Druckfeder 15 erfolgt ein Zusammenpressen der Druckfeder 15, bis der Federteller 26 die Unterkante eines Führungszapfens 29 der Befestigungsöse 9 überschreitet. Durch ein anschließendes Verdrehen des Federtellers 26 um 90°, wie in 2 abgebildet, verrastet der Führungszapfen 29 in die Aussparung 28 des Federtellers 26 und gewährleistet damit eine formschlüssige, sichere Lagefixierung des Federtellers 26 an der Befestigungsöse 9.
Das in den 3 und 4 abgebildete hydraulische Spannelement 30 umfasst ergänzend zu dem hydraulischen Spannelement 25 gemäß den 1 und 2 einen zweiten, dem Unterteil 2 zugeordneten Federteller 31, an dem das Federende 16 der Druckfeder 15 abgestützt ist. Zur Fixierung des Federtellers 31 in verschiedenen Lagepositionen, ist das Unterteil 2 an der Mantelfläche mit jeweils zwei zueinander um 180° versetzt angeordneten Zapfen 32a, 32b versehen, die zur Lagepositionierung jeweils in U-förmig gestaltete Ausnehmungen 33a, 33b des Federtellers 31 eingreifen. Zusätzlich zu den Ausnehmungen 33a, 33b weist der Federteller 31 zwei Längsschlitze 34a, 34b auf, die sich über die gesamte Länge des Federtellers 31 erstrecken und die eine beliebige Verstellung des Federtellers 31 an dem Unterteil 2 ermöglichen. Durch den in verschiedenen Lagen einstellbaren Federteller 31 kann zum einen die Vorspannung der Druckfeder 15 beeinflusst werden und/oder Druckfedern 15 unterschiedlicher Länge dem hydraulischen Spannelement 30 zugeordnet werden.
Die 5 und 6 zeigen den Federteller 26 als Einzelteil in einer vergrößerten Darstellung. Dabei wird die um 90° versetzte Aussparung 28 gegenüber der durchgängigen Aufnahme 27 deutlich sowie ein unterschiedliches Wandstärke zwischen der Aufnahme 27 und der Aussparung 28. Die Breite „a" der Aufnahme 27 übertrifft dabei eine Breite der Befestigungsöse 9, um eine vereinfachte Montage zu ermöglichen. Dagegen ist die Breite „b" der Aussparung 28 weitestgehend an das Profil des Führungszapfens 29 von der Befestigungsöse 9 angepasst, um eine exakte formschlüssige Führung des Federtellers 26 an der Befestigungsöse 9 im Einbauzustand zu gewährleisten.
Wie die 6 verdeutlicht, ist der Federteller 26 beidseitig mit einer tiefenbegrenzten Aussparung 28 versehen. Diese Formgebung vermeidet eine Fehlmontage des Federtellers 26, da dieser keinen lageorientierten Einbau erfordert, d.h. lageneutral der Befestigungsöse 9 zugeführt werden kann. Die Wandstärke „s" des Federtellers 26 ist dabei so gewählt, dass auch im Bereich der gegenüberliegenden Aussparungen 28 eine ausreichende Festigkeit bzw. steifigkeit des Federtellers 26 sichergestellt ist. Der Federteller 26 ist außenseitig mit einer Werkzeugaufnahme versehen, gebildet durch drei jeweils um 120° zueinander versetzte gerundet ausgebildete Ausnehmungen bzw. Nuten 35. Mit einem dieser Werkzeugaufnahme entsprechend gestalteten Werkzeug, ist der Federteller 26 vereinfacht von der Montageposition in die Betriebsposition verdrehbar.
Die 7 zeigt einen alternativ gestalteten Federteller 36, dessen Außenkontur 36 als Sechskant ausgebildet ist. Ein derartig gestalteter Federteller 36 kann beispielsweise mittels eines handelsüblichen Maulschlüssels von der Montage- in die Betriebsstellung verdreht werden.

1: hydr. Spannelement
2: Unterteil
3: Befestigungsöse
4: Zylinder
5: Kolben
6: Kolbenstange
7: Auflage
8: Oberteil
9: Befestigungsöse
10: Spannhebel
11: Drehachse
12: Laufrolle
13: Zugmittel
14: hydr. Spannvorrichtung
15: Druckfeder
16: Federende
17: Vorsprung
18: Federende
19: Druckfeder
20: hydr. Dämpfungsvorrichtung
21: Druckraum
22: Vorratsraum
23: Einwegventil
24: Leckspalt
25: hydr. Spannelement
26: Federteller
27: Aufnahme
28: Aussparung
29: Führungszapfen
30: hydr. Spannelement
31: Federteller
32a: Zapfen
32b: Zapfen
33a: Ausnehmung
33b: Ausnehmung
34a: Längsschlitz
34b: Längsschlitz
35: Außenkontur
36: Federteller

Claims

Hydraulisches Spannelement für einen Zugmitteltrieb, mit dem ein Zugmittel (13), ein Riemen oder eine Kette vorgespannt wird, dabei umfasst das hydraulische Spannelement (1, 25, 30) ein Unterteil (2) mit integriertem Zylinder (4) sowie ein Oberteil (8), dessen Kolben (5) in dem Zylinder (4) verschiebbar geführt ist, das Unterteil (2) ist mittels einer Befestigungsöse (3) und das Oberteil (8) mittels einer Befestigungsöse (9) an einem ortsfesten oder einem beweglichen Bauteil fixiert ist, wobei eine zumindest bereichsweise das Unterteil (2) und das Oberteil (8) außenseitig umschließende Druckfeder (15) eine Spreizkraft zwischen diesen Bauteilen ausübt, zur Erzielung einer Stellbewegung und zur Dämpfung der Stellbewegung eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (20) vorgesehen ist, bestehend aus einem mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum (21), der von dem Kolben (5) in Verbindung mit dem Zylinder (4) begrenzt ist, wobei ein Austausch des Hydraulikfluids von dem Druckraum (21) in einen Vorratsraum (25) oder in umgekehrter Richtung über ein Einwegventil (23) oder über einen Leckspalt (24) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (15) mit zumindest einem Federende an einem als separates Bauteil gestalteten Federteller (26, 36) abgestützt, wobei der eine einem Querschnittprofil der Befestigungsöse (9) entsprechende Aufnahme (27) aufweisende Federteller (26, 36) von einer Montageposition ausgehend, um 90° in eine Endlage verdreht werden kann, in der ein Führungszapfen (29) der Befestigungsöse (9) an dem Federteller (26, 36) verrastet.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, dessen Federteller (26, 36) zusätzlich zu der mittig eingebrachten Aufnahme (27), eine um 90° versetzt angeordnete tiefenbegrenzte Aussparung (28) aufweist.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 2, bei dem in einem Betriebszustand des hydraulischen Spannelementes (25, 30) der Führungszapfen (29) der Befestigungsöse (9) formschlüssig in die Aussparung (28) des Federtellers (26, 36) verrastet.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 2, wonach der Federteller (26, 36) beidseitig eine für den Führungszapfen (29) bestimmte Aussparung (28) aufweist.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, wobei der als separates Bauteil ausgebildete Federteller (26, 36) der Befestigungsöse (9) des Oberteils (8) zugeordnet ist.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, wobei die Druckfeder (15) mit beiden Federenden an separaten Federtellern (26, 31, 36) abgestützt ist.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 6, bei dem das Federende (16) im Bereich des Unterteils (2) an einem in unterschiedlichen axialen Positionen einstellbaren Federteller (31) abgestützt ist.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, dessen Federteller (26, 31, 36) im Bereich einer Außenkontur eine Werkzeugaufnahme einschließt.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 8, bei dem eine Außenkontur (35) des Federtellers (36) als ein Mehrkantprofil ausgebildet ist.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 8, wobei der Federteller (26) außenseitig ein Längsschlitze aufweisendes Nutprofil einschließt.
Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, das einen aus Stahlblech hergestellten, als Tiefziehteil gestalteten Federteller (26, 31, 36) einschließt.