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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannelement, eingesetzt
in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von
Brennkraftmaschinen, aufweisend ein Gehäuse mit einem Führungselement
und einem zum Führungselement axialgeführten druckbeaufschlagten Kolben,
wobei ein Fluid über eine innerhalb des Bodens ausgebildete
Fluideinlassöffnung und eine in dem Führungselement
angeordnete Ventilplatte in einen durch das Führungselement
und den Kolben begrenzten Druckraum einfließt, wobei ein
das Führungselement begrenzender Boden in Richtung der Ventilplatte
konisch verjüngt ist und an einer Übergangszone
zur Fluideinlassöffnung einen Ventilsitz für die
Ventilplatte bildet, wobei sich zwischen dem Führungselement
und dem Kolben mindestens ein Federelement abstützt.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
hydraulisches Spannelement gemäß der vorgenannten
Gattung ist aus der Druckschrift
DE 10 2007 047 170 A1 bekannt. Bei dem dort
beschriebenem hydraulischen Spannsystem ist ein Einwegventil als
Plattenventil vorgesehen, das zwei spanlos hergestellte Bauteile
umfasst: Ein einen Ventilsitz einschlie ßendes Halteelement,
in dem ein als Scheibe gestalteter Ventilkörper verliergesichert
geführt ist. Das als Käfig ausgeführte
Halteelement, welches den Ventilkörper umfasst, gestaltet
sich in der Herstellung als aufwändig, ebenso wie die Vormontage des
als Scheibe ausgestalteten Ventilkörpers in den Käfig.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine montagefreundliche
und kostengünstige verliergesicherte Einheit zwischen einem
Einwegventil und einem Führungselement eines hydraulischen
Spannelementes herzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass innerhalb des Bodens des Führungselementes eine vom
Ventilsitz beabstandete Stufe angeordnet ist, an welcher ein Einwegventil
angeordnet ist, welches eine Ventilplatte und einen den Hubweg der
Ventilplatte begrenzenden Sicherungsring aufweist, wobei der Sicherungsring
verliersicher in die Stufe eingepasst ist.
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Eine
Stufe beschreibt einen Absatz, welcher an seinen beiden Enden durch
jeweils senkrecht dazu verlaufende Flächen begrenzt wird,
wobei eine der Flächen einem im wesentlichen radial zur
Längsachse des Spannelementes verlaufenden Boden des Führungselementes
entspricht. Das Führungselement und der als Ventilsitz
ausgebildete Boden sind bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff
hergestellt. Zur Verminderung der Geräuschentwicklung, der
Dämpfung und/oder des Verschleißes ist es vorteilhaft,
wenn der metallische Ventilsitz oder die Ventilplatte eine Kunststoffbeschichtung
oder einer Gummierung aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere
Stufen in den Boden des Führungselementes eingebracht.
Der Stufenanstieg verläuft hierbei vom Ventilsitz in Richtung
des Kolbens. Die Durchmesser der einzel nen, durch den Stufenverlauf
entstehenden Ebenen nehmen in Richtung des Stufenverlaufes zu.
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Die
Ventilplatte ist am Fuß der Stufe auf dem Ventilsitz spielbehaftet
angeordnet. Der den Hubweg der Ventilplatte begrenzende Sicherungsring
ist in eine vom Ventilsitz beabstandete Stufe kraft- bzw. formschlüssig
eingepasst. Aufgrund des gestuften Bodens des Führungselementes
kann das Einwegventil ohne Zuhilfenahme komplizierter Bauteile verliersicher
in das Führungselement eingepasst werden. Das Führungselement
mit integriertem Einwegventil kann somit als komplett vormontiertes
Bauteil in das hydraulische Spannelement eingebracht werden. Sowohl
der Sicherungsring als auch die Ventilplatte werden vorzugsweise
spanlos gefertigt. Beide Bauteile können sowohl aus Kunststoff
als auch aus Metall gefertigt sein. Um die Geräuschentwicklung gering
zu halten, bietet es sich an, dass wenigstens eines der beiden Bauteile
aus Kunststoff hergestellt ist.
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Gemäß verschiedener
Weiterbildungen der Erfindung weist der Kolben unterschiedliche
Formen auf. Dies hat zur Folge, dass auch das Führungselement
an die jeweilige Form des Kolbens angepasst ist. Eine Variante besteht
darin, dass der Kolben als Vollzylinder ausgebildet ist, der innerhalb
des Führungselementes längsbeweglich angeordnet
ist. Eine andere Variante zeigt einen hohlzylindrischen Kolben,
welcher das Führungselement umschließt und längsbeweglich
dazu verfahrbar ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei
konzentrische Schraubenfedern axial zwischen Führungselement
und Kolben angeordnet. Die beiden Federelemente weisen unterschiedliche
Federdrahtdurchmesser auf, wobei vorzugsweise das Federelement mit
dem geringeren Federdrahtdurchmesser innerhalb des Federelementes
mit dem größeren Federdrahtdurchmesser angeordnet
ist. Um die gewünschte Dämpfung des federdruckbeaufschlagten
Kolbens zu erhalten und eine Überdimensionierung des Federelementes
zu verhindern, hat sich der Einsatz von mehr als einem Fe derelement
als sinnvoll erwiesen, ebenso wie die ineinander greifende Anordnung
der beiden Federelemente.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn der Kolben bodenseitig an seiner
dem Zugmittel abgewandten Seite eine innenliegende Abstufung aufweist,
damit sich mindestens ein Federende des Federelementes an mindestens
einer Stufe des Bodens des Kolbens abstützen kann und sich
an der gegenüberliegenden Seite des Bodens des Kolbens
mindestens ein Federende an mindestens einer Stufe der am Boden des
Führungselementes angeordneten Stufe abstützen
kann. Die im Boden des Kolbens angeordnete Abstufung ermöglicht
eine zusätzliche Führung der einzelnen Teilabschnitte
der Federelemente und bietet verbesserte Abstützflächen
für die Federenden. Infolge der in den Boden des Führungselementes eingebrachten
Stufen stützt sich eines der Federelemente, vorzugsweise
jenes, welches von einem weiteren Federelement umschlossene ist,
mit einem seiner Federenden auf dem Sicherungsring ab, welcher in
das Führungselement eingepasst ist.
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Auch
kann es vorgesehen sein, dass radial zwischen dem Führungselement
und dem Kolben eine Rastvorrichtung angeordnet ist, bestehend aus radial
umlaufenden Rastrillen und einem Rastring oder einem Raststift.
Diese Rastvorrichtung übernimmt mehrere Funktionen, zum
einen stellt sie eine Transportsicherung dar, zum anderen eine Begrenzung,
so dass der Kolben unter der Kraft des Federelementes nicht aus
dem Gehäuse gedrückt werden kann. Nach der Montage
des Spanners wird die Transportsicherung entriegelt. Zur Inbetriebnahme des
Kolbens fährt dieser mittels des Federelementes über
die einzelnen Rastierungspunkte kontrolliert in Richtung der Spannschiene
aus.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung befindet
sich radial zwischen dem Führungselement und dem Kolben
ein Leckspalt, damit das im Druckraum überschüssige
Fluid entweichen kann. Dabei ist die Rastvorrichtung teilweise als Leckspalt
vorgesehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, die nachfolgend detailliert beschrieben
sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt. Es zeigen:
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1 ein
hydraulisches Spannelement,
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2 ein
hydraulisches Spannelement mit einem hohlzylindrischen Kolben und
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2a einen
detaillierten Ausschnitt des in den Boden des Führungselementes
eingepassten Einwegventils.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein hydraulisches Spannelement, aufweisend ein Gehäuse 1 mit
einem Führungselement 2 und einem zum Führungselement 2 axialgeführten
druckbeaufschlagten Kolben 3. Bei dem Führungselement 2 handelt
es sich um ein topfartiges Bauteil, in welchem der zylindrische
Kolben 3 längsbeweglich geführt wird. Über
eine in den Boden 6 des Führungselementes 2 eingebrachte
Fluideinlassöffnung 17 strömt Fluid,
vorzugsweise Motoröl über eine in dem Führungselement 2 angeordnete
Ventilplatte 10 hinweg in einen von Kolben 3 und Führungselement 2 begrenzten
Druckraum 5 ein. Der das Führungselement 2 begrenzende
Boden 6, welcher in Richtung der Ventilplatte 10 konisch
verjüngt ist, bildet an einer Übergangszone zur
Fluideinlassöffnung 17 einen Ventilsitz 18 für
die Ventilplatte 10. Um während des Betriebes
den Hubweg der Ventilplatte 10 zu begrenzen, ist in eine
innerhalb des Bodens 6 angeordnete und vom Ventilsitz 18 beabstandete
Stufe 8 ein Sicherungsring 11 mittels Kraft- und/oder
Formschluss passgenau eingebracht. Die Ventilplatte 10 wie
auch der Sicherungsring 11 bilden ein Einwegventil 4 und
können sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall gefertigt
werden. Vor zugsweise sollte zur Geräuschoptimierung eines
der Bauteile aus Kunststoff und das andere aus Metall gefertigt sein.
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Die
innerhalb des Bodens 6 des Führungselementes 2 eingebrachte
Abstufung ermöglicht eine integrative Montage des Einwegventils 4 in
den Boden 6 des Führungselementes 2,
dadurch werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt,
um ein montagefertiges Führungselement 2 mit Einwegventil 4 zu fertigen.
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Der
Boden 7 des Kolbens 3 weist ebenso, wie der ihm
gegenüberliegende Boden 6 des Führungselementes 2,
Abstufungen auf. Diese Abstufungen sind als Führungs- und
Anlagepunkte für die Federenden 13 des zwischen
des Kolbens 3 und des Führungselementes 2 angeordneten
Federelementes 12 vorgesehen. Bei dem Federelement 12 handelt
es sich um ineinander angeordnete konzentrische Schraubenfedern,
wobei vorzugsweise jene Schraubenfeder, welche innerhalb der äußeren Schraubenfeder
angeordnet ist, einen geringeren Federdrahtdurchmesser aufweist
als die äußere Schraubenfeder.
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Während
des Betriebes im Zugmitteltrieb, kann es zu ungewolltem Schlagen
der Kette kommen. Diese Schläge werden durch das Spannelement
gedämpft. Zur Erreichung der Dämpfung ist eine
vordefinierte Federkraft nötig. Um diese Federkraft zu
erreichen, sind zumindest zwei Federelemente 12 ineinander
angeordnet, um eine Vergrößerung des axialen Bauraumes
zu vermeiden.
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Zur
Unterstützung des Federelementes 12 fließt Öl über
die Fluideinlassöffnung 17 solange in den Druckraum 5 nach,
bis der Kolben 3 an einer Spannschiene zur Anlage kommt.
Bei zunehmendem Druck auf den Kolben 3 erfolgt ein Druckanstieg
im ölbefüllten Druckraum 5. Aufgrund
des hohen Druckes wird die Ventilplatte 10 in Richtung
des Ventilsitzes 18 gepresst, so dass das überschüssige Öl
nur noch über einen zwischen Führungselement 2 und Kolben 3 angeordneten
Leckspalt 16 entweichen kann.
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Im
Weiteren ist im Bereich des Leckspaltes 16 zwischen Führungselement
und Kolben 3 eine Rastvorrichtung 20 angeordnet.
Diese Rastvorrichtung 20 wird aus radial umlaufenden Rastrillen 14 und
einem verschiebbar dazu angeordneten Rastring 15 gebildet.
Während des Transports und der Montage hält der
Rastring 15 den vorgespannten Kolben 3 in einer
in das Führungselement 2 eingefahrenen Position
fest. Um das montierte Spannelement in seine Betriebsstellung zu
bringen, wird der Rastring 15 durch Eindrücken
des Kolbens 3 gelöst. Um ein Herausschnellen des
Kolbens 3 aus dem Führungselement 2 zu
verhindern, fährt der Kolben 3 in Richtung der
Spannschiene an mehreren Rastierungspunkten vorbei, welche er mittels
Federkraft überwindet.
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2 und 2a zeigen
ebenfalls Spannelemente, welche funktional dem in 1 gezeigt Spannelement
entsprechen. Die Bezugszahlen zu den Bauteilen der 2 und 2a sind
identisch mit den Bezugszahlen der Bauteile in 1.
Im Folgenden wird nur auf die zu 1 unterschiedlichen Bauteile
näher eingegangen. Das in 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel zeigt den Kolben 3 als topfartig
ausgebildetes Gehäuse und ein hohlzylindrisches Führungselement 2 welches
vom Kolben 3 umschlossen wird. Der Kolben ist längsbeweglich
zu einer Längsachse 19 und dem Führungselement 2 angeordnet.
Auch hier ist der Boden 6 des Führungselementes 2 als
Ventilsitz 18 ausgebildet, von welchem eine beabstandete
Stufe 6 zur Aufnahme eines Einwegventils 4 vorgesehen
ist.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Führungselement
- 3
- Kolben
- 4
- Einwegventil
- 5
- Druckraum
- 6
- Boden
(des Führungselementes)
- 7
- Boden
(des Kolbens)
- 8
- Stufe
(im Führungselement)
- 9
- Stufe
(im Kolben)
- 10
- Ventilplatte
- 11
- Sicherungsring
- 12
- Federelement
- 13
- Federende
- 14
- Rastrillen
- 15
- Rastring
- 16
- Leckspalt
- 17
- Fluideinlassöffnung
- 18
- Ventilsitz
- 19
- Längsachse
- 20
- Rastvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0002]