DE102007040443A1

DE102007040443A1 - Spannelement

Info

Publication number: DE102007040443A1
Application number: DE200710040443
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Ing. Häfner; Dieter Dipl.-Ing. Nowak; Tilmann Dipl.-Ing. Römheld; Michael Dipl.-Ing. Wagenplast
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannelement (100), insür ein Spannsystem. Um ein bauraumsparendes Spannelement (100) zur Verfügung zu stellen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass das Rückstellelement (158) des Überdruckventils (150) auf einen Dichtkörper (154) eine Zugkraft ausübt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannelement, insbesondere ein druckmittelbetätigtes Spannelement für ein Spannsystem.
Aus der DE 10 2004 043 727 A1 ist ein hydraulischer Kettenspanner mit einer Kolben-Zylinder-Einheit sowie einem Überdruckventil bekannt, wobei das Überdruckventil in der Wand eines Ölversorgungsraumes eingebaut ist. Das Überdruckventil weist eine Druckablassöffnung auf, die als Schmierstoffabgabedüse ausgebildet ist, wobei ein aus der Schmierstoffabgabedüse austretender Ölstrahl zur Schmierung auf die Kette gerichtet ist.
Darüber hinaus ist aus der DE 94 09 155 U1 eine hydraulische Spanneinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit sowie einem Überdruckventil bekannt, wobei dieses Überdruckventil ein Rückstellelement aufweist, das in einem sich an die Kolbenzylindereinheit stirnseitig anschließenden Bauraum angeordnet ist.
Die beiden bekannten Spanneinrichtungen erfordern einen großen Bauraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bauraumsparendes Spannelement zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruch 1.
Gemäß der Erfindung ist bei einem Spannelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass das Rückstellelement des Überdruckventils auf einen Dichtkörper eine Zugkraft ausübt. Dadurch wird eine kompakte Gestaltung des Spannelementes, die wenig Bauraum beansprucht, ermöglicht. Dies gibt insbesondere dann, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung das Rückstellelement des Überdruckventils in axialer Richtung zwischen den Stirnseiten der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Rückstellfeder für die Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen, die eine der Spannwirkung gleiche Wirkrichtung aufweist. Dadurch ist es möglich, die Kolben-Zylinder-Einheit und deren Druckzuführleitungen klein auszulegen, denn ein Teil der Spannkraft kann durch die Rückstellfeder zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus stellt die Rückstellfeder eine Spannwirkung auch dann zur Verfügung, wenn der Druck des Druckmittels noch nicht zur Verfügung steht, beispielsweise wenn eine Brennkraftmaschine, in der das Spannelement als Teil eines Spannsystems vorzugsweise eingesetzt wird, gerade gestartet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rückstellelement eine Schraubenfeder, eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket ist. Solche Federn arbeiten besonders zuverlässig und sie stellen eine hohe Rückstellkraft bei kleiner Bauform zur Verfügung.
Um möglicht wenig Bauraum zu beanspruchen, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Rückstellelement koaxial und innerhalb der Rückstellfeder angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit eine Führungsfläche mit einem Freischnitt aufweist, der ein Übergreifen einer an dem Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehenen Anschlussstruktur erlaubt. Bei einer solchen Ausgestaltung erfolgt eine Doppelnutzung eines Bereiches der Spanneinheit sowohl zur wechselseitigen Führung von Kolben und Zylinder als auch für die Anschlussstruktur, was eine besonders kleine Bauform ermöglicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Überdruckventil eine Druckablassöffnung aufweist, die als Schmierstoffabgabedüse ausgebildet ist. Die Ausgestaltung der Druckablassöffnung als Schmierstoffabgabedüse erlaubt es, die Druckablassöffnung einfach und klein auszulegen, denn eine Wechselwirkung mit der Druckmittelzufuhr ist so einfacher zu kontrollieren, als bei einer Rückführung von Druckmittel in die Druckmittelzufuhr.
Wenn – wie vorzugsweise vorgesehen – die Druckablassöffnung des Überdruckventils im Bereich einer Auflagefläche der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, kann die Auflagefläche klein gewählt werden, denn durch die so mögliche Schmierung kann die Auflagefläche eine höhere flächenbezogene Belastung erfahren. Zudem kann insgesamt der Aufwand für die Schmierung eines Spannsystems verringert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass die Kolben-Zylinder-Einheit ein Rückschlagventil aufweist, welches einen Rückfluß des Druckmittels aus dem Druckraum begrenzt. Dadurch kann die Druckmittelzufuhr klein dimensioniert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.
Dabei zeigt:
1 eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelements.
Das in 1 gezeigte Spannelement 100 ist als Teil eines als Spannsystem vorgesehenen Kettenspanners für eine Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Spannelement 100 weist eine Kolben-Zylinder-Einheit 102 auf, wobei ein Kolben 104 in einem Zylinder 106 geführt ist. Der Kolben 104 und der Zylinder 106 begrenzen einen Druckraum 108, wobei in den Druckraum 108 eine Rückstellfeder 110 vorgesehen ist, welche auf den Kolben 104 und den Zylinder 106 eine Spreizwirkung ausübt.
Das Spannelement 100 ist mittels einer Anschlussstruktur 112 an einem Lagerbolzen 114 gehalten, wobei der Lagerbolzen an einem Festpunkt der Brennkraftmaschine, beispielsweise an einem Kurbelgehäuse festlegbar ist.
Die Anschlussstruktur 112 weist eine Querbohrung 116 in einer Kolbenverlängerung 118 auf, wobei sich die Kolbenverlängerung 118 einstückig an einer Stirnseite 120 der Kolbenzylindereinheit 102, insbesondere an den Kolben 104 anschließt.
Zur Versorgung des Druckraumes 108 mit Druckmittel, insbesondere einem Hydrauliköl, ist in dem Lagerbolzen 114 ein Druckölkanal 122 ausgebildet, welcher durch eine Queröffnung 124 zu einem in der Anschlussstruktur 112 ausgebildeten Ringraum 126 hin offen ist, wobei dieser Ringraum 126 in einem in der Anschlussstruktur 112 und in dem Kolben 104 ausgebildeten Ölkanal 128 hin offen ist. Der Ölkanal 128 steht mit dem Druckraum 108 in Verbindung, wobei allerdings ein Rückschlagventil 130 vorgesehen ist, welches einen Rückfluss von Hydrauliköl aus dem Druckraum 108 in den Ölkanal 128 verhindert.
Das Rückschlagventil 130 weist eine Sitzscheibe 132 für einen als Kugel ausgebildeten Ventilkörper 134 auf, wobei der Ventilkörper 134 von einem Käfig 136 gehalten wird. Die Sitzscheibe 132 ist als Entlüftungsscheibe ausgebildet.
Die wechselseitige Führung des Kolbens 104 und des Zylinders 106 erfolgt über eine Kolbenmantelfläche 138 und eine Zylinderinnenwandfläche 140, wobei die Zylinderinnenwandfläche 140 eine Führungsfläche 142 für den Kolben 104 darstellt.
Der Zylinder 106 weist einen Ausschnitt 144 auf, welcher gleichzeitig ein Freischnitt 146 in der Führungsfläche 142 ist, so dass der Kolben 106, wenn er aus der in 1 gezeigten expandierten Situation über den Kolben 104 gedrückt wird, den Lagerbolzen 114 übergreifen kann. Es kann also gesagt werden, dass das Spannelement 100 eine maximale Führungslänge bei minimaler Gesamtlänge aufweist.
Wird das gezeigte Spannelement 100 über den Druckölkanal 122 und den Ölkanal 128 mit einem Druckmittel, insbesondere Hydrauliköl beaufschlagt, wird der Zylinder 106 mit seiner Stirnseite 148, die gleichzeitig eine Stirnseite der Kolben-Zylinder-Einheit und als Auflagefläche gestaltet ist, beispielsweise gegen eine Spannschiene (nicht gezeigt) und damit gegen ein Zugmittel eines Zugmitteltriebes, insbesondere eines Kettentriebes gedrückt. Das Rückschlagventil 130 verhindert dabei ein Rückfließen des Druckmittels. Erfolgt jedoch – beispielsweise durch einen Lastwechsel – eine Erhöhung der Spannung im Zugmitteltrieb und damit eine Druckerhöhung auf die Stirnseite 148 (Auflagefläche) des Zylinders 106, tritt ein Überdruckventil 150 in Funktion, welches innerhalb des Zylinders 106, in Achsrichtung des Spannelementes 100 dem Rückschlagventil 130 gegenüberliegend angeordnet ist.
Das Überdruckventil 150 weist einen Sitzkörper 152 auf, welcher als Sitz für einen Dichtkörper 154 dient. Der Dichtkörper 154 ist eine Dichtscheibe. Der Dichtkörper kann aber auch als Kugel oder Kegel oder durch anders gestaltet sein. Der Dichtkörper 154 ist über einen Zugstift 156 von einem Rückstellelement 158 in Schließstellung vorgespannt. Das Rückstellelement 158 ist eine Schraubenfeder 160, welche innerhalb der Kontur der Rückstellfeder 110 im Innern des Druckraumes 108 der Kolben-Zylinder-Einheit 102 angeordnet ist. Für das Rückstellelement 158 ist an dem Sitzkörper 152 ein Führungszapfen 162 ausgebildet, wobei dieser Führungszapfen 162 koaxial zu einer den Zugstift 156 aufnehmenden Bohrung 164 in dem Sitzkörper 152 angeordnet ist. Die Bohrung 164 dient auch als Überdruckablasskanal. Das Überdruckventil 150 hat auch eine Entlüftungsfunktion. Ferner ist an dem Sitzkörper 152 eine Ringfläche 166 ausgebildet, wobei diese Ringfläche 166 koaxial zu der Bohrung 164 orientiert ist und dazu dient, die Rückstellfeder 110 innerhalb des Zylinders 106 abzustützen.
Ergibt sich die bereits genannte Situation einer übermäßig hohen Spannung im Zugmitteltrieb und damit ein übermäßiger Druck auf die Stirnseite 148, bewirkt der Druck des Druckmittels in der Bohrung 164 ein Abheben des Ventilkörpers 154 von dem Sitzkörper 152 unter Überwindung der Vorspannkraft des Rückstellelementes 158. Das dabei aus dem Druckraum 108 austretende Hydrauliköl wird durch eine Druckablassöffnung 168, die in der Stirnseite 148 des Zylinders 106 als Schmierstoffabgabedüse 170 ausgebildet ist, abgelassen.
Das gezeigte Spannelement 100 weist vorzugsweise eine Gesamtlänge von 40 mm bis 60 mm (einschließlich der Anschlussstruktur 112), insbesondere 43 mm auf, wobei der Stellweg 15 mm bis 40 mm, insbesondere 20 mm beträgt. Das Spannelement 100 hat einen Durchmesser von lediglich 10 mm bis 20 mm, insbesondere 14 mm, wobei der Lagerbolzen 114 einen Durchmesser von 8 mm bis 15 mm, insbesondere 9 mm aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004043727 A1 [0002]
- DE 9409155 U1 [0003]

Claims

Spannelement, mit einer einen Kolben (104) und einen Zylinder (106) aufweisenden Kolben-Zylinder-Einheit (102) sowie einem ein Rückstellelement (158) aufweisenden Überdruckventil (150), wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (102) einen Druckraum (108) aufweist, durch dessen Druckbeaufschlagung eine Spannwirkung erzielt wird, wobei die Spannwirkung durch das Überdruckventil (150) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (158) des Überdruckventils (150) auf einen Dichtkörper (154) eine Zugkraft ausübt.
Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (158) des Überdruckventils (150) in axialer Richtung zwischen den Stirnseiten (120, 148) der Kolben-Zylinder-Einheit (102) angeordnet ist.
Spannelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (158) über eine Zugverbindung (156) mit dem Dichtkörper (154) im Wirkverbindung steht.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (110) für die Kolben-Zylinder-Einheit (102) vorgesehen ist, die eine der Spannwirkung gleiche Wirkrichtung aufweist.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (158) eine Schraubenfeder (160), eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket ist.
Spannelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (158) koaxial und innerhalb der Rückstellfeder (110) angeordnet ist.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (106) der Kolben-Zylinder-Einheit (102) eine Führungsfläche mit einem Freischnitt aufweist, der ein Übergreifen einer an dem Kolben (104) der Kolben-Zylinder-Einheit (102) vorgesehenen Anschlussstruktur (112) erlaubt.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (150) eine Druckablassöffnung (168) aufweist, die als Schmierstoffabgabedüse (170) ausgebildet ist.
Spannelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckablassöffnung (168) des Überdruckventils im Bereich einer Auflagefläche der Kolben-Zylindereinheit angeordnet ist.
Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheit (102) ein Rückschlagventil (130) aufweist, welches einen Rückfluss des Druckmittels aus dem Druckraum (108) begrenzt.