DE102008039505A1 - Hydraulisches Spannelement - Google Patents

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Abstract

Hydraulisches Spannelement, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, aufweisend ein Gehäuse (1) mit einem Führungselement (2) und einem zum Führungselement (2) axial geführten druckbeaufschlagten Kolben (3), wobei ein Fluid über eine innerhalb des Bodens (6) ausgebildete Fluideinlassöffnung (17) und eine in dem Führungselement (2) angeordnete Ventilplatte (10) in einen durch das Führungselement (2) und den Kolben (3) begrenzten Druckraum (5) einfließt, wobei ein das Führungselement (2) begrenzender Boden (6) in Richtung der Ventilplatte (10) konisch verjüngt ist und an einer Übergangszone zur Fluideinlassöffnung (17) einen Ventilsitz (18) für die Ventilplatte (10) bildet, wobei sich zwischen dem Führungselement (2) und dem Kolben (3) mindestens ein Federelement (12) abstützt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 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.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine montagefreundliche und kostengünstige verliergesicherte Einheit zwischen einem Einwegventil und einem Führungselement eines hydraulischen Spannelementes herzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, die nachfolgend detailliert beschrieben sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:
  • 1 ein hydraulisches Spannelement,
  • 2 ein hydraulisches Spannelement mit einem hohlzylindrischen Kolben und
  • 2a einen detaillierten Ausschnitt des in den Boden des Führungselementes eingepassten Einwegventils.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102007047170 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Hydraulisches Spannelement, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, aufweisend ein Gehäuse (1) mit einem Führungselement (2) und einem zum Führungselement (2) axialgeführten druckbeaufschlagten Kolben (3), wobei ein Fluid über eine innerhalb des Bodens (6) ausgebildete Fluideinlassöffnung (17) und eine in dem Führungselement (2) angeordnete Ventilplatte (10) in einen durch das Führungselement (2) und den Kolben (3) begrenzten Druckraum (5) einfließt, wobei ein das Führungselement (2) begrenzender Boden (6) in Richtung der Ventilplatte (10) konisch verjüngt ist und an einer Übergangszone zur Fluideinlassöffnung (17) einen Ventilsitz (18) für die Ventilplatte (10) bildet, wobei sich zwischen dem Führungselement (2) und dem Kolben (3) mindestens ein Federelement (12) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bodens (6) des Führungselementes (2) eine vom Ventilsitz (18) beabstandete Stufe (8) angeordnet ist, an welcher ein Einwegventil (4) angeordnet ist, welches die Ventilplatte (10) und einen den Hubweg der Ventilplatte (10) begrenzenden Sicherungsring (11) aufweist, wobei der Sicherungsring (11) verliersicher in die Stufe (8) eingepasst ist.
  2. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) innerhalb des Führungselementes (2) längsbeweglich angeordnet ist.
  3. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) das Führungselement (2) umschließt und längsbeweglich dazu verfahrbar ist.
  4. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) als konzentrische doppelte Schraubenfeder ausgebildet ist.
  5. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Boden (6) des Führungselementes (2) gegenüberliegender Boden (7) des Kolbens (3) mindestens ein Stufe (9) aufweist.
  6. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens ein Federende (13) des Federelementes (12) an mindestens einer Stufe (9) des Bodens (7) des Kolbens (3) abstützt.
  7. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens ein Federende (13) des Federelementes (12) an mindestens einer Stufe (8) des Bodens (6) des Führungselementes (2) abstützt.
  8. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Federende (13) am Sicherungsring (11) abstützt.
  9. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Führungselement (2) und dem Kolben (3) eine Rastvorrichtung (20) angeordnet ist.
  10. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leckspalt (16) teilweise als Rastvorrichtung (20) ausgebildet ist.
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