DE102009008804A1

DE102009008804A1 - Hydraulischer Spanner

Info

Publication number: DE102009008804A1
Application number: DE102009008804A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kurematsu; Takeshi Ogawa
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-08-20
Also published as: US8033938B2; US20090209376A1; GB2457352A; JP2009192046A; GB0900359D0; GB2457352B; KR20090089251A; CN101514643A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Spanner (200), aufweisend: ein Gehäuse (210) mit einer Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (211), einen Plungerkolben (220), der verschiebbar in der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (211) aufgenommen ist, wobei der Plungerkolben (220) in Verbindung mit der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (211) eine Hochdruckölkammer (R) bildet, eine gewickelte Plungerkolbenfeder (230), die in der Hochdruckölkammer (R) aufgenommen ist, welche zusammengedrückt ist und den Plungerkolben (220) in Ausfahrrichtung vorspannt, und eine Rückschlagventileinheit (240), die in das Gehäuse (210) eingebaut ist, um ein Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer (R) zu ermöglichen und ein Rückströmen von Öl aus der Hochdruckölkammer (R) zu blockieren, wobei der Spanner (200) ferner einen Einsatz (250) aufweist, welcher zumindest teilweise innerhalb der Plungerkolbenfeder (230) angeordnet ist, und das Volumen der Hochdruckölkammer (R) verringert.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Spanner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und betrifft insbesondere Spanner, um einem endlosen, umlaufenden Zugmittel eines Getriebes, wie beispielsweise einem Steuerriemen oder einer Steuerkette eines Fahrzeugmotors, eine geeignete Spannung aufzuerlegen.
Hydraulische Spanner mit Rückschlagventilen werden weit verbreitet genutzt, um in Taktsteuerriemen oder Taktsteuerketten, die zur Übertragung einer Drehbewegung zwischen einer Kurbelwelle und einer oder mehreren Nockenwellen eines Fahrzeugmotors dienen, eine geeignete Spannung beizubehalten, und um Schwingungen zu unterdrücken.
Wie in 12 gezeigt, ist ein herkömmlicher hydraulischer Spanner 500 üblicherweise an einem Motor benachbart der lockeren Seite einer Taktsteuerkette C montiert, welche durch ein Nockenwellenzahnrad S1 angetrieben wird und Nockenwellenzahnräder S2 antreibt. Ein hohler Plungerkolben 520 steht in Längsrichtung verschiebbar über ein Gehäuse 510 über und erlegt der lockeren Seite der Taktsteuerkette C eine Spannung auf, indem er gegen die Rückseite eines schwenkbar angebrachten Hebels L1 drückt, an welchem die Taktsteuerkette C entlang gleitet. Auf der gespannten Seite der Taktsteuerkette C ist eine feste Führung L2 vorgesehen. Die Zahnräder und die Kette bewegen sich in den durch die Pfeile in 12 angedeuteten Richtungen.
Wie in 13 gezeigt, passt bei dem herkömmlichen hydraulischen Spanner 500 der zylinderformige Plungerkolben 520 verschiebbar in eine Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511, die in dem Gehäuse 510 ausgebildet ist. Durch den Plungerkolben 520 und die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511 wird eine Hochdruckölkammer R gebildet. Der Plungerkolben 520 wird durch eine wendelförmig gewickelte Plungerkolbenfeder 530 in Ausfahrrichtung vorgespannt.
Eine Rückschlagventileinheit 540 ist in den Bodenbereich der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511 eingepresst. Die Rückschlagventileinheit ermöglicht es dem Öl von einer Ölversorgungsquelle (nicht dargestellt) unter Druck in die Hochdruckölkammer R zu strömen, aber blockiert ein Rückströmen von Öl.
Die Rückschlagventileinheit 540 weist eine Ventilkugel 541, eine Kugelführung 542, welche die Ventilkugel 541 umgibt, einen Rückhalter 543, der an einem Ende der Kugelführung 542 angebracht ist, und einen Ventilsitz 544 auf, der am gegenüberliegenden Ende der Kugelführung 542 fixiert ist. Die Ventilkugel kann sich über einen durch den Rückhalter begrenzten Bereich in Richtung auf und weg vom Ventilsitz bewegen. Wenn die Ventilkugel weg von dem Ventilsitz bewegt wird, kann Öl durch die Rückschlagventileinheit 540 in die Hochdruckölkammer R strömen. Wenn die Ventilkugel in Kontakt mit dem Ventilsitz ist, blockiert sie ein Rückströmen von Öl.
Während des Betriebs des Spanners leckt Öl aus der Hochdruckölkammer R durch einen kleinen Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Plungerkolbens 520 und der Innenumfangsfläche der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511 und wird nach außerhalb des Gehäuses 510 abgegeben. Auf Grund der Viskosität des Öls herrscht ein Strömungswiderstand im Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung. Dieser Strömungswiderstand ermöglicht es dem Spanner, eine Dämpfungswirkung auszuüben, Stöße zu absorbieren, die auf den Plungerkolben 520 wirken, und Schwingungen des Plungerkolbens 520 zu verringern. Ein derartiger Spanner ist in der EP 1 584 843 A2 offenbart.
Bei dem herkömmlichen hydraulischen Spanner wird Öl der Hochdruckölkammer R über eine motorbetriebene Pumpe zugeführt. Wenn der Motor angehalten wird, wird ebenfalls die Ölversorgung in die Hochdruckölkammer gestoppt. Einiges vom in der Hochdruckölkammer verbliebenen Öl leckt weiter durch den Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Innenumfangsfläche der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung, wird nach außen abgegeben und durch Luft ersetzt. Wenn der Motor wieder gestartet wird, nachdem er für eine längere Zeit ausgeschaltet war, ist eine gewisse Zeitspanne erforderlich, um das fehlende Öl in der Hochdruckölkammer zu ersetzen, weshalb der Dämpfungseffekt des Spanners verzögert einsetzt.
Die Verzögerung zwischen der Zeit des Motorstarts und dem Beginn des Dämpfungseffekts des Spanners kann durch Kürzung der Länge der Hochdruckölkammer oder durch Verringerung der Dicke der Plungerkolbenfeder und somit des Durchmessers der Hochdruckölkammer verringert werden. Jedoch verringern diese Maßnahmen die Belastungsfähigkeit und die Federkonstante der Feder, und beeinträchtigen somit die Leistungsfähigkeit des Spanners.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen hydraulischen Spanner zu verbessern. Insbesondere soll die Zeitspanne verringert werden, die erforderlich ist, um das Öl in der Hochdruckölkammer nach einem Motorstart zu ergänzen, wobei die Eigenschaften der Plungerkolbenfeder nicht verändert werden sollen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen hydraulischen Spanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein hydraulischer Spanner vorgesehen, aufweisend ein Spannergehäuse mit einer Plungerkolben-Aufnahmeöffnung, die eine Öffnung und einen von der Öffnung beabstandeten Boden aufweist, und einen Plungerkolben, der verschiebbar in der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung aufgenommen ist und über sie in Ausfahrrichtung vorsteht. Der Plungerkolben definiert mit der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung eine Hochdruckölkammer. Eine gewickelte Plungerkolbenfeder, die in der Hochdruckölkammer angeordnet ist, ist zusammengedrückt und spannt den Plungerkolben in Ausfahrrichtung vor. Ein Rückschlagventil ist in das Gehäuse integriert und ermöglicht es Öl, in die Hochdruckölkammer zu strömen, aber blockiert ein Rückströmen von Öl aus der Hochdruckölkammer heraus. Hierbei ist ein Einsatz vorgesehen, von dem wenigstens ein Teil innerhalb der gewickelten Plungerkolbenfeder angeordnet ist. Dieser Einsatz verringert das Volumen der Hochdruckölkammer.
Das Rückschlagventil kann am Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung angeordnet sein. Ferner kann der Einsatz dazu in der Lage sein, am Rückschlagventil anzuliegen, wenn der Plungerkolben in seiner eingefahrenen Stellung ist.
Die Anordnung kann einen Durchlass oder Spalt aufweisen, der es dem Öl ermöglicht, in die Hochdruckölkammer durch das Rückschlagventil zu strömen, wenn der Einsatz in Anlage am Rückschlagventil ist.
Der Einsatz kann in Kontakt mit einem Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder stehen und mit dem Plungerkolben mittels des Drucks in Kontakt gehalten werden, der durch die Plungerkolbenfeder ausgeübt wird. Die Größe und Gestalt des Einsatzes kann derart gewählt sein, dass – selbst wenn der Plungerkolben am Ende seiner Gleitbewegung in der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung ist – der Einsatz beabstandet vom Rückschlagventil angeordnet ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Plungerkolben mit einem Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder in Kontakt und der Einsatz ist mit dem gegenüberliegenden Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder in Kontakt, wobei der Einsatz mit dem Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung durch den Druck, der durch die Plungerkolbenfeder ausgeübt wird, in Kontakt gehalten wird. In diesem Fall kann, wenn das Rückschlagventil am Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung angeordnet ist, der Einsatz derart ausgebildet sein, dass er einen Spalt vorsieht, der es dem Öl ermöglicht, durch das Rückschlagventil in die Hochdruckölkammer zu strömen.
Beim Betrieb des Spanners, wenn der Plungerkolben als Ergebnis einer erhöhten Spannung der Kette oder eines anderen, endlosen umlaufenden Zugmittels in die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung gedrückt wird, nimmt das Volumen der Hochdruckölkammer ab, was eine Druckerhöhung bewirkt, welche ihrerseits bewirkt, dass Öl durch einen kleinen Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Innenumfangsfläche der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung nach außen leckt. Das Öl wird so nach außerhalb des Spannergehäuses abgegeben. Auf Grund der Viskosität des Öls gibt es einen Strömungswiderstand gegen das Strömen von Öl durch den Spalt. Folglich wird ein Dämpfungseffekt durch den Spanner, welcher die auf den Plungerkolben wirkenden Stoßkräfte aufnimmt, und ein schnelles Dämpfen von Plungerkolbenschwingungen bewirkt.
Der Einsatz, von dem wenigstens ein Teil innerhalb der gewickelten Plungerkolbenfeder angeordnet ist, verringert das Volumen der Hochdruckölkammer. Somit wird die Zeitspanne verkürzt, welche zum Ergänzen des Öls in der Hochdruckölkammer nach einem Motorstart erforderlich ist, und der Spanner kann nahezu sofort seinen Dämpfungseffekt ausüben. Darüber hinaus wird das Volumen der Hochdruckölkammer verringert, ohne dass die Länge, die Dicke oder der Durchmesser der gewickelten Plungerkolbenfeder verändert werden muss. Aus diesem Grund kann eine Feder mit der gleichen Belastungsfähigkeit, einer niedrigen Federkonstante und den Abmessungen, welche einer in einem herkömmlichen Spanner verwendeten Feder entsprechen, verwendet werden.
In einem Fall, wenn das Rückschlagventil am Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung angeordnet ist, und der Einsatz dazu in der Lage ist, am Rückschlagventil anzuliegen, wenn der Plungerkolben sich in seiner eingefahrenen Stellung befindet, ist ein Spalt, insbesondere bevorzugt in Gestalt einer Nut, trotz der Anlage von Einsatz und Rückschlagventil vorgesehen, der es dem Öl sicher ermöglicht, durch das Rückschlagventil einzuströmen, so dass sichergestellt ist, dass der Ölstrom in die Hochdruckölkammer nicht beeinträchtigt wird. Deshalb kann der Spanner die Ölversorgung entsprechend der eines herkömmlichen Spanners sicherstellen und vergleichbare Dämpfungseigenschaften aufweisen.
Eine Ausgestaltung, bei der der Einsatz in Kontakt mit einem Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder ist und mit dem Plungerkolben durch den Druck, der durch die Plungerkolbenfeder ausgeübt wird, in Kontakt gehalten wird, ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Spanner so angebracht ist, dass der Plungerkolben sich nach oben oder schräg nach oben in seine Ausfahrrichtung bewegt. Der Einsatz verringert effektiv das Luftvolumen, welches sich oberhalb des Ölspiegels befindet, wenn bei einem Motorstart das Öl teilweise fehlt. Deshalb wird die Zeitspanne verringert, um Öl in der Hochdruckölkammer zu ergänzen, bis das gesamte Volumen aufgefüllt ist, und der Dämpfungseffekt des Spanners kann nahezu sofoert nach einem Motorstart einsetzen.
Insbesondere, wenn die Größe und Gestalt des Einsatzes derart sind, dass, wenn der Plungerkolben am Ende seiner Verschiebebewegung in die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung ist, der Einsatz beabstandet vom Rückschlagventil angeordnet ist, kann Öl ebenso schnell in die Hochdruckölkammer strömen, wie im Falle eines herkömmlichen Spanners ohne Einsatz, und ein vergleichbarer Dämpfungseffekt wird bewirkt.
Ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Plungerkolben in Kontakt mit einem Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder ist, und der Einsatz in Kontakt mit dem gegenüberliegenden Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder ist und durch den durch die Feder ausgeübten Druck in Kontakt mit dem Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung gehalten wird, ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Spanner derart angebracht ist, dass der Plungerkolben sich nach unten oder schräg nach unten in seine Ausfahrrichtung bewegt. Bei dieser Spannerausgestaltung verringert der Einsatz, der in Kontakt mit dem Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung gehalten wird, effektiv das Volumen an Luft, welches oberhalb des Ölspiegels vorkommt, wenn das Öl vor einem Motorstart teilweise nach außen abgegeben wurde. Deshalb wird die Zeitspanne verringert, um Öl in der Hochdruckölkammer zu ergänzen, bis das gesamte Volumen aufgefüllt ist, und der Dämpfungseffekt des Spanners kann nahezu sofort nach einem Motorstart einsetzen.
In einem Fall, wenn die Rückschlagventileinheit am Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung angeordnet ist, und der Einsatz durch die Plungerkolbenfeder in Richtung des Bodens vorgespannt ist, ist der Einsatz derart gestaltet, dass er einen Spalt zur Verfügung stellt, durch welchen Öl über das Rückschlagventil in die Hochdruckölkammer strömen kann, so dass sichergestellt ist, dass der Ölstrom in die Hochdruckölkammer nicht beeinträchtigt wird. Deshalb kann der Spanner die Ölversorgung entsprechend der eines herkömmlichen Spanners sicherstellen und vergleichbare Dämpfungseigenschaften aufweisen.
Der erfindungsgemäße hydraulische Spanner ähnelt einem herkömmlichen hydraulischen Spanner, jedoch unterscheidet er sich dadurch, dass er einen Einsatz aufweist, welcher das Volumen der Hochdruckölkammer des Spanners verringert. Die Verringerung des Volumens der Hochdruckölkammer verringert die erforderliche Nachfüllzeit, um Öl in die Kammer beim Motorstart nachzufüllen. Der Einsatz ist – wenigstens teilweise – in der gewickelten Plungerkolbenfeder aufgenommen, und folglich kann eine Plungerkolbenfeder wie bei einem herkömmlichen Spanner verwendet werden, mit einer Länge und Dicke, einer Belastungsfähigkeit und einer geringen Federkonstante.
Der Spanner kann beliebige Arten von Rückschlagventilen verwenden, und der Einsatz kann aus einem beliebigen Material bestehen, einschließlich beispielsweise Metall, wie Eisen, oder Kunstharz oder dergleichen.
Der erfindungsgemäße hydraulische Spanner kann sowohl ohne einen Klinkenmechanismus als auch mit einem Klinkenmechanismus ausgebildet sein.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines hydraulischen Spanners gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
2(a) eine Seitenansicht eines Einsatzes des Spanners von 1,
2(b) eine Ansicht eines Endes des Einsatzes von 2(a),
3 eine schematische Ansicht eines Taktsteuergetriebes mit hydraulischen Spannern gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Ansicht eines anderen Taktsteuergetriebes mit einem hydraulischen Spanner gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
5 eine Schnittdarstellung eines hydraulischen Spanners gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 eine Schnittdarstellung des hydraulischen Spanners von 5 mit dem Plungerkolben in ausgefahrener Stellung,
7 eine Seitenansicht eines Einsatzes des Spanners gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
8 eine schematische Ansicht eines weiteren Taktsteuergetriebes mit einem hydraulischen Spanner gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
9 eine Schnittdarstellung eines hydraulischen Spanners gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
10 eine Schnittdarstellung des hydraulischen Spanners von 9 mit dem Plungerkolben in ausgefahrener Stellung,
11(a) eine Seitenansicht eines Einsatzes des Spanners gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
11(b) eine Ansicht eines Endes des Einsatzes von 11(a),
12 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Taktsteuergetriebes, und
13 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen hydraulischen Spanners.
Bei dem hydraulischen Spanner 100, der in 1 gezeigt ist, steht ein hohler, zylinderförmiger Plungerkolben 120 mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Zahnstange 122 mit Klinkenzähnen über und ist verschiebbar in einer Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111 in einem Gehäuse 110 aufgenommen. Eine den Plungerkolben vorspannende Plungerkolbenfeder 130 in Gestalt einer wendelförmig gewickelten Feder zwängt den Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung und ist in einer Hochdruckölkammer R, die durch den Plungerkolben 120 und die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111 gebildet ist, aufgenommen.
Eine Rückschlagventileinheit 140 ist in den Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111 eingebaut, um ein Strömen von Öl von einer Ölversorgungsquelle (nicht dargestellt) unter Druck in die Hochdruckölkammer R zu ermöglichen, wobei gleichzeitig ein Rückströmen von Öl blockiert wird.
Die Rückschlagventileinheit 140 weist eine Ventilkugel 141, einen Ventilsitz 144 und einen Rückhalter 142 auf, der die Ventilkugel 141 umgibt, wobei er es der Ventilkugel 141 erlaubt, sich frei in Richtung zu und weg von dem Ventilsitz 144 zu bewegen.
Die Zahnstange 122, die am Plungerkolben 120 ausgebildet ist, steht in Eingriff mit einer Sperrklinke 160, die schwenkbar an dem Gehäuse 110 angebracht ist und durch eine Feder 161 in Kontakt mit der Zahnstange 122 vorgespannt ist, um es dem Plungerkolben zu ermöglichen, sich in Ausfahrrichtung zu bewegen, während sie das Rückfahren des Plungerkolbens auf einen Weg, der dem Spiel des Klinkenmechanismus entspricht, beschränkt.
Die Plungerkolbenfeder 130 hat eine hohe Belastungsfähigkeit, eine geringe Federkonstante und eine Länge und Dicke, die erforderlich ist, um angemessen in einem hydraulischen Spanner als Plungerkolbenfeder zu wirken. Ein Einsatz 150 ist in den Raum im Inneren der Plungerkolbenfeder 130 eingesetzt.
Wie in 1, 2(a) und 2(b) gezeigt, hat der Einsatz 150 die Gestalt eines Zylinders mit angefasten Enden in Gestalt von Kegelstümpfen (Fase 151). Der Einsatz kann ein massiver Einsatz aus Metall, Kunstharz oder einem anderen geeigneten Material sein. Der Außendurchmesser des Einsatzes 150 im zylinderformigen Bereich desselben ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der denselben umgebenden, wendelförmig gewickelten Plungerkolbenfeder 130.
Der Einsatz 150 verringert das Volumen der Hochdruckölkammer R um ein Maß, welches dem Volumen des Einsatzes entspricht. Jedoch verhindert oder beeinträchtigt der Einsatz nicht das Ausdehnen oder Zusammenziehen der Plungerkolbenfeder 130 oder verhindert oder beeinträchtigt das Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer R.
Der Rückhalter 142 der Rückschlagventileinheit 140 hat Durchlässe (nicht dargestellt) für den Durchfluss von Öl in die Hochdruckölkammer R. Diese Durchlässe sind an den Seiten des Rückhalters 142 oder an anderen Positionen ausgebildet, in denen sie nicht blockiert werden können, wenn der Einsatz 150 in Anlage an den Rückhalter ist. Die Durchlässe können durch Bohrungen, die beispielsweise schräg verlaufen, Schlitze, Nuten oder dergleichen gebildet sein.
Der Spanner von 1 kann verwendet werden, um die Spannung in dem Riemen oder der Kette des Taktsteuerantriebs eines Verbrennungsmotors aufrecht zu erhalten. Der Einsatz 150 verringert den dem Öl und insbesondere der Luft zur Verfügung stehenden Raum in der Hochdruckölkammer R, wenn die Kammer R auf Grund einer Ölleckage vorbei am Plungerkolben 120 bei einem Motorstillstand nicht vollständig oder gar nicht mit Öl gefüllt ist. Im Ergebnis wird die Nachfüllzeit zum Nachfüllen von Öl in die Hochdruckölkammer R wesentlich verringert, und der Dämpfungseffekt des Spanners kann im Wesentlichen unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen. Zusätzlich muss, da der Einsatz 150 in der wendelförmig gewickelten Plungerkolbenfeder angeordnet ist, die Länge der Feder und deren Dicke nicht verringert werden. Somit kann die Feder bei einem Spanner gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine hohe Belastungsfähigkeit und eine geringe Federkonstante aufweisen, entsprechend denen von Plungerkolbenfedern herkömmlicher Spanner, mit dem Vorteil, dass der Spanner Eigenschaften zeigt, welche denen herkömmlicher Spanner entspricht, wobei jedoch der Dämpfungseffekt im Wesentlichen unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen kann.
Der Spanner von 1 wird üblicherweise derart angewendet, dass die Bewegung des Plungerkolbens in einer horizontalen Richtung verläuft, aber er kann auch in verschiedenen anderen Anwendungen verwendet werden.
Es kann Anwendungen geben, in denen das äußere Ende des Plungerkolbens sich nach oben, schräg nach oben, unten oder schräg nach unten bewegt, wenn der Plungerkolben ausfährt. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind hierfür besonders geeignet, wobei für einen nach oben oder schräg nach oben ausfahrenden Plungerkolben das zweite Ausführungsbeispiel und für einen nach unten oder schräg nach unten ausfahrenden Plungerkolben das dritte Ausführungsbeispiel geeignet ist.
Die Spanner 200 der 3 und 4 sind Beispiele für Spanner, bei denen das äußere Ende des Plungerkolbens sich nach oben oder schräg nach oben bewegt, wenn der Plungerkolben ausführt.
Wie in 5 gezeigt, ist im Plungerkolben 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein hohler zylinderformiger Plungerkolben 220 verschiebbar in einer Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 211 aufgenommen, die in einem Gehäuse 210 ausgebildet ist, und eine gewickelte Plungerkolbenfeder 230 zwängt den Plungerkolben 220 in Ausfahrrichtung. Die Plungerkolbenfeder ist in einer Hochdruckölkammer R aufgenommen, welche durch den Plungerkolben 220 und die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 211 gebildet ist. Die Plungerkolbenfeder 230 kann eine Länge, Dicke, hohe Belastungsfähigkeit und geringe Federkonstante aufweisen, welche denen einer Plungerkolbenfeder in einem herkömmlichen Spanner entsprechen.
Eine Rückschlagventileinheit 240 ist in den Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 211 eingebaut, um es Öl zu ermöglichen, in die Kammer R einzuströmen, während sie ein Rückströmen verhindert. Die Rückschlagventileinheit 240 weist eine Ventilkugel 241 und eine Kugelführung 242 auf, welche die Ventilkugel umgibt und es der Ventilkugel ermöglicht, sich innerhalb vorgegebener Grenzen frei in Richtung und weg von einem Ventilsitz 244 zu bewegen. Ein Rückhalter 243, der an der Kugelführung 242 gesichert ist, begrenzt die Bewegung der Ventilkugel 241 in Richtung weg vom Ventilsitz 244. Der Rückhalter hat eine oder mehrere Durchlässe (nicht dargestellt), welche es dem Öl erlauben von der Rückschlagventileinheit in die Hochdruckölkammer zu strömen. Der Rückhalter 243 dient auch als Sitz, welcher ein Ende der Plungerkolbenfeder 230 aufnimmt.
Ein optionaler Klinkenmechanismus weist eine am Plungerkolben 220 ausgebildete Zahnstange 222 und eine Sperrklinke 260 auf, die schwenkbar am Gehäuse 210 angebracht und durch eine die Sperrklinke vorspannende Feder 261 in Richtung der Zahnstange 222 vorgespannt ist. Der Klinkenmechanismus ermöglicht es dem Plungerkolben, sich in Ausfahrrichtung zu bewegen, aber begrenzt die Rückfahrbewegung des Plungerkolbens auf einen Weg, welcher dem Spiel des Klinkenmechanismus entspricht.
Ein Einsatz 250 ist vorgesehen, der über den größten Teil seiner Länge im Inneren der gewickelten Plungerkolbenfeder 230 angeordnet ist.
Der Hauptteil der Länge des Einsatzes 250 hat die Gestalt eines Zylinders mit einem Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser der Plungerkolbenfeder 230 ist. Wie in 7 gezeigt, hat ein Ende des Einsatzes 250 einen gestuft abgesetzten Bereich 252 mit einem größeren Durchmesser für einen Kontakt mit einem Ende der Plungerkolbenfeder 230, wie in den 5 und 6 gezeigt. Das gegenüberliegende Ende des Einsatzes 250 hat eine Fase 251 in Gestalt eines Kegelstumpfs.
Der Einsatz 250 verringert den dem Öl zur Verfügung stehenden Raum in der Hochdruckölkammer R, aber beeinträchtigt nicht das Ausdehnen oder Zusammenziehen der Plungerkolbenfeder 230 und beeinträchtigt auch nicht das Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer R.
Der mit der Fase 251 versehene Teil des Einsatzes 250 befindet sich in Nachbarschaft der Rückschlagventileinheit 240. Der gestuft abgesetzte Bereich 252 mit größerem Außendurchmesser ist am anderen Ende angeordnet. Die Enden der Plungerkolbenfeder 230 sind vom Rückhalter 243 der Rückschlagventileinheit 240 bzw. vom gestuft abgesetzten Bereich 252 des Einsatzes 250 aufgenommen. Folglich bewegt sich der Einsatz 250 zusammen mit dem Plungerkolben 220, wenn sich der Plungerkolben 220 in Ausfahrrichtung bewegt oder einfährt.
Die Länge des Einsatzes 250 kann so bemessen sein, dass er am Rückhalter 243 der Rückschlagventileinheit 240 anliegt, wenn der Plungerkolben 220 vollständig eingefahren ist. Auf Grund des durch die Fase 251 von der Feder beabstandeten rückschlagventileinheitseitigen Endes des Einsatzes 240 verhindert der Einsatz 250 nicht das Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer R.
Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels verringert der Einsatz 250 den ölfreien Raum in der Hochdruckölkammer R, wenn die Kammer auf Grund einer Ölleckage vorbei am Plungerkolben 220 bei einem Motorstillstand nicht vollständig mit Öl gefüllt ist. Im Ergebnis wird die Nachfüllzeit zum Nachfüllen von Öl in die Hochdruckölkammer R wesentlich verringert, und der Dämpfungseffekt des Spanners kann im Wesentlichen unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen. Zusätzlich müssen, da der Einsatz 250 – abgesehen von seinem gestuft abgesetzten Bereich 252 – mit größerem Durchmesser in der wendelförmig gewickelten Plungerkolbenfeder angeordnet ist, die Länge der Feder und deren Dicke nicht verringert werden. Somit kann die Feder eine hohe Belastungsfähigkeit und eine geringe Federkonstante aufweisen, entsprechend denen von Plungerkolbenfedern herkömmlicher Spanner, mit dem Vorteil, dass der Spanner Eigenschaften zeigt, welche denen herkömmlicher Spanner entspricht, wobei jedoch der Dämpfungseffekt im Wesentlichen unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen kann.
Wenn der Plungerkolben 220 anstelle von horizontal nach oben oder schräg nach oben ausfährt, wie in den 3 und 4 gezeigt, befindet sich das Öl in der Hochdruckölkammer R auf der Rückschlagventilseite der Hochdruckölkammer und kann als Ergebnis einer Leckage im Falle eines Motorstillstand auf ein Niveau S absinken. Das Niveau S entspricht der Höhe des niedrigsten Punktes der Öffnung des Gehäuses, durch welches der Plungerkolben vorsteht. Da der Einsatz 250 sich gemeinsam mit dem Plungerkolben 220 bewegt, ist der leere Raum oberhalb des Ölspiegels (Niveau S) klein, selbst wenn der Plungerkolben 220 weit vorsteht. Somit kann der Dämpfungseffekt des Spanners auch in diesem Fall nahezu unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen.
Im Falle eines hydraulischen Spanners 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, bei welchem der Plungerkolben nach unten oder schräg nach unten vorsteht, wie in 9 dargestellt, ist ein zylinderformiger Plungerkolben 320 verschiebbar in einer Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 311 aufgenommen, welche in einem Gehäuse 310 ausgebildet ist, und eine Plungerkolbenfeder 330 spannt den Plungerkolben 320 in Ausfahrrichtung vor. Die Plungerkolbenfeder ist in einer Hochdruckölkammer R angeordnet, welche durch den Plungerkolben 320 und die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 311 gebildet ist.
Eine Rückschlagventileinheit 340 ist in den Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 311 eingebaut, um ein Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer R zu ermöglichen, aber ein Rückströmen zu blockieren. Die Rückschlagventileinheit 340 weist eine Ventilkugel 341 und eine Kugelführung 342 auf, welche die Ventilkugel umgibt und es der Ventilkugel ermöglicht, sich innerhalb vorgegebener Grenzen frei in Richtung und weg von einem Ventilsitz 344 zu bewegen. Ein Rückhalter 343, der an der Kugelführung 342 gesichert ist, begrenzt die Bewegung der Ventilkugel 341 in Richtung weg vom Ventilsitz 344. Der Rückhalter hat eine oder mehrere Durchlässe (nicht dargestellt), welche es dem Öl erlauben von der Rückschlagventileinheit in die Hochdruckölkammer zu strömen.
Ein optionaler Klinkenmechanismus weist eine am Plungerkolben 320 ausgebildete Zahnstange 322 und eine Sperrklinke 360 auf, die schwenkbar am Gehäuse 310 angebracht und durch eine die Sperrklinke vorspannende Feder 361 in Richtung der Zahnstange 322 vorgespannt ist. Der Klinkenmechanismus ermöglicht es dem Plungerkolben sich in Ausfahrrichtung zu bewegen, aber begrenzt die Rückfahrbewegung des Plungerkolbens auf einen Weg, welcher dem Spiel des Klinkenmechanismus entspricht.
Ein Einsatz 350 ist vorgesehen, der über den größten Teil seiner Länge im Inneren der gewickelten Plungerkolbenfeder 330 angeordnet ist.
Der Hauptteil der Länge des Einsatzes 350 hat die Gestalt eines Zylinders mit einem Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser der Plungerkolbenfeder 330 ist. Ein Ende des Einsatzes 350 hat einen gestuft abgesetzten Bereich 352 mit einem größeren Durchmesser, der in Kontakt mit dem Ende der Plungerkolbenfeder 330 ist, welches am nächsten zum Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung angeordnet ist. Das gegenüberliegende Ende des Einsatzes 350 hat eine Fase 351 in Gestalt eines Kegelstumpfs, wie in 11(a) dargestellt. Die Endfläche des gestuft abgesetzten Bereichs 352 mit größerem Durchmesser liegt am Rückhalter 343 an, aber ist nicht in Kontakt mit den Durchlässen des Rückhalters, so dass sie nicht den Ölstrom in die Hochdruckölkammer behindert. Eine Nut 353, die in der Endfläche des gestuft abgesetzten Bereichs 352 des Einsatzes mit größerem Durchmesser ausgebildet ist, stellt einen Spalt oder weiterführenden Durchlass zur Verfügung, der ausreichend groß ist, um es dem Öl, das über das Rückschlagventil und durch die Öffnungen des Rückhalters zur Verfügung gestellt wurde, zu ermöglichen, im Wesentlichen ohne Widerstand in die Hochdruckölkammer R zu strömen.
Der Einsatz 350 verringert den ölfreien Raum in der Hochdruckölkammer R, aber beeinträchtigt nicht das Ausdehnen oder Zusammenziehen der Plungerkolbenfeder 330 und beeinträchtigt auch nicht das Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer R.
Der gestuft abgesetzte Bereich 352 mit größerem Durchmesser des Einsatzes 350 ist in Kontakt mit der Rückschlagventileinheit 340, und die Fase 351 des Einsatzes erstreckt sich in den Plungerkolben 320. Die Enden der Plungerkolbenfeder 330 sind in Kontakt mit dem gestuft abgesetzten Bereich 353 mit größerem Durchmesser des Einsatzes 350 bzw. mit dem Plungerkolben 320. Während der Plungerkolben sich relativ zum Gehäuse 310 bewegt, ist der Einsatz 350 in einem festen Verhältnis zum Gehäuse.
Die Länge des Einsatzes 350 ist so bemessen, dass er – wenn überhaupt – am Plungerkolben 320 nur anliegt, wenn der Plungerkolben 320 vollständig eingefahren ist. Folglich begrenzt der Einsatz 350 nicht den Hub des Plungerkolbens 320.
Wie im Falle des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels verringert der Einsatz 350 den freien Raum in der Hochdruckölkammer R, wenn die Kammer R auf Grund einer Ölleckage vorbei am Plungerkolben 320 bei einem Motorstillstand nicht vollständig mit Öl gefüllt ist. Im Ergebnis wird die Nachfüllzeit zum Nachfüllen von Öl in die Hochdruckölkammer R wesentlich verringert, und der Dämpfungseffekt des Spanners kann im Wesentlichen unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen. Zusätzlich müssen, da der Einsatz 350 abgesehen von seinem gestuft abgesetzten Bereich 352 mit größerem Durchmesser in der wendelförmig gewickelten Plungerkolbenfeder angeordnet ist, die Länge der Feder und deren Dicke nicht verringert werden. Somit kann die Feder eine hohe Belastungsfähigkeit und eine geringe Federkonstante aufweisen, entsprechend denen von Plungerkolbenfedern herkömmlicher Spanner, mit dem Vorteil, dass der Spanner Eigenschaften zeigt, welche denen herkömmlicher Spanner entspricht, wobei jedoch der Dämpfungseffekt im Wesentlichen unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen kann.
Wenn der Plungerkolben 320 anstelle von horizontal nach unten oder schräg nach unten ausfährt, wie in den 3, 8, 9 und 10 gezeigt, befindet sich das Öl in der Hochdruckölkammer R auf der vom Rückschlagventil entfernten Seite der Hochdruckölkammer und kann als Ergebnis einer Leckage im Falle eines Motorstillstand auf ein Niveau S absinken. Das Niveau S entspricht der Höhe des niedrigsten Punktes der Öffnung des Plungerkolbens. Da der Einsatz 350 relativ zum Gehäuse 310 fest angeordnet ist, ist der leere Raum oberhalb des Ölspiegels (Niveau S) klein, selbst wenn der Plungerkolben 320 weit vorsteht. Somit kann der Dämpfungseffekt des Spanners auch in diesem Fall nahezu unmittelbar nach dem Motorstart einsetzen.

100, 200, 300: hydraulischer Spanner
110, 210, 310: Gehäuse
111, 211, 311: Plungerkolben-Aufnahmeöffnung
120, 220, 320: Plungerkolben
122, 222, 322: Zahnstange
130, 230, 330: Plungerkolbenfeder
140, 240, 340: Rückschlagventileinheit, Rückschlagventil
141, 241: Ventilkugel
142, 243, 343: Rückhalter
242, 342: Kugelführung
144, 244, 344: Ventilsitz
150, 250, 350: Einsatz
151, 251, 351: Fase
252, 352: gestuft abgesetzter Bereich
353: Nut
160, 260, 360: Sperrklinke
161, 261, 361: Feder
C: Taktsteuerkette, Kette
L1: schwenkbarer Hebel
L2: feste Führung
R: Hochdruckölkammer
S: Niveau
S1: Kurbelwellen-Kettenrad
S2: Nockenwellen-Kettenrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1584843 A2 [0007]

Claims

Hydraulischer Spanner (100, 200, 300), aufweisend: ein Gehäuse (110, 210, 310) mit einer hierin ausgebildeten Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111, 211, 311), die eine Öffnung und einen von der Öffnung beabstandeten Boden aufweist, einen Plungerkolben (120, 220, 320), der verschiebbar in der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111, 211, 311) aufgenommen ist und durch die Öffnung in Ausfahrrichtung vorsteht, wobei der Plungerkolben (120, 220, 320) in Verbindung mit der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111, 211, 311) eine Hochdruckölkammer (R) bildet, eine gewickelte Plungerkolbenfeder (130, 230, 330), die in der Hochdruckölkammer (R) aufgenommen ist, welche zusammengedrückt ist und den Plungerkolben (120, 220, 320) in Ausfahrrichtung vorspannt, und ein Rückschlagventil (140, 240, 340), das in das Gehäuse (110, 210, 310) eingebaut ist, um ein Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer (R) zu ermöglichen und ein Rückströmen von Öl aus der Hochdruckölkammer (R) zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanner (100, 200, 300) ferner einen Einsatz (150, 250, 350) aufweist, welcher zumindest teilweise innerhalb der Plungerkolbenfeder (130, 230, 330) angeordnet ist, und das Volumen der Hochdruckölkammer (R) verringert.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111, 211, 311) besagten Boden aufweist, in welchem das Rückschlagventil (140, 240, 340) angeordnet ist, wobei der Einsatz (150, 250, 350) in einer eingefahrenen Stellung des Plungerkolbens (120, 220, 320) am Rückschlagventil (140, 240, 340) anliegt, und ein Spalt zum Einsatz (150, 250, 350) vorgesehen ist, der es Öl erlaubt, durch das Rückschlagventil (140, 240, 340) in die Hochdruckölkammer (R) zu strömen, wenn der Einsatz (150, 250, 350) in Anlage am Rückschlagventil (140, 240, 340) ist.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (150, 250) in Kontakt mit einem Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder (130, 230) ist, und durch die Federkraft der gewickelten Plungerkolbenfeder (130, 230) in Kontakt mit dem Plungerkolben (120, 220) gehalten wird.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (120, 220) in der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111, 211) bis zu einer Grenze verschiebbar aufgenommen ist, bei welcher der Einsatz (150, 250) beabstandet vom Rückschlagventil (140, 240) angeordnet ist.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (320) in Kontakt mit einem Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder (330) ist, und der Einsatz (350) in Kontakt mit dem gegenüberliegenden Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder (330) ist, und durch die Federkraft der gewickelten Plungerkolbenfeder (330) in Kontakt mit dem Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (311) gehalten wird.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (340) am Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (311) angeordnet ist, und der Einsatz (350) mit einem Spalt, insbesondere einer Nut (353), ausgebildet ist, um es Öl zu ermöglichen, durch das Rückschlagventil (340) in die Hochdruckölkammer (R) zu strömen.
Hydraulischer Spanner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (150, 250, 350) mindestens einen zylinderformigen Bereich aufweist, welcher einen Außendurchmesser aufweist, welcher etwas kleiner als der Innendurchmesser der gewickelten Plungerkolbenfeder (130, 230, 330) ist.
Hydraulischer Spanner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (150, 250, 350) an mindestens einem Ende einen mit einer Fase (151, 251, 351) versehenen Bereich aufweist.
Hydraulischer Spanner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (250, 350) mindestens einen gestuft abgesetzten Bereich (252, 352) aufweist, welcher einen Außendurchmesser aufweist, welcher größer ist als der Innendurchmesser der gewickelten Plungerkolbenfeder (230, 330), und der in Anlage an einem Ende der gewickelten Plungerkolbenfeder (230, 330) ist.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnfläche des gestuft abgesetzten Bereichs (352) eine Nut (353) vorgesehen ist.
Getriebeanordnung mit mindestens einem hydraulischen Spanner (100, 200, 300) zum Spannen eines umlaufenden Zugmittels gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Getriebeanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Spanner schräg zur Horizontalen angeordnet ist, und der Einsatz (250, 350) unter Ausnutzung der Federkraft der Plungerkolbenfeder (230, 330) innerhalb der Hochdruckölkammer (R) im oberen Bereich derselben gehalten wird.