DE102009034047B4

DE102009034047B4 - Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass

Info

Publication number: DE102009034047B4
Application number: DE102009034047.5A
Authority: DE
Inventors: Clyde A. Bulloch
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: DE102009034047A1; CN101634352A; US8021254B2; US20100022337A1; CN101634352B

Abstract

Kettenantriebsspannersystem (14) mit variablem Durchlass, welches umfasst:
einen Kettenantriebsspanner mit:
einem Spannerkörper (18), der eine Bohrung (22) definiert; und
einer Spannerkolbenanordnung (20) mit einem Spannerkolbenabschnitt (24) in der Bohrung (22) des Spannerkörpers (18) in funktionellem Eingriff mit dem Spannerkörper (18), wobei die Spannerkolbenanordnung (20) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist;
wobei der Spannerkörper (18) ferner zumindest ein Austrittsloch (36) aufweist, welches einen ersten Durchlasspfad (38) definiert, wobei der Spannerkolbenabschnitt (24) in der ersten Position eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad (38) zulässt; und in der zweiten Position eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad (38) blockiert;
wobei die Bohrung (22) des Spannerkörpers (18) und ein Hohlraum (23) in dem Spannerkolbenabschnitt (24) in Zusammenwirken eine Kammer (28) bilden; und
wobei der Spannerkolbenabschnitt (24) einen ersten Durchmesser (D₁) und einen zweiten Durchmesser (D₂) umfasst, der kleiner ist als der erste Durchmesser (D₁), wobei der zweite Durchmesser (D₂) in fluidtechnischer Verbindung mit dem zumindest einen Austrittsloch (36) steht, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der ersten Position befindet, und wobei der erste Durchmesser (D₁) die fluidtechnische Verbindung zu dem zumindest einen Austrittsloch (36) blockiert, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der zweiten Position befindet;
wobei der zweite Durchmesser (D₂) eine Nut (32) innerhalb des Spannerkolbenabschnitts (24) definiert und die Nut (32) ein Kolbenaustrittsloch (34) umfasst, über das das Austrittsloch (36) des Spannerkörpers (18) in der ersten Position der Spannerkolbenanordnung (20) mit der Kammer (28) in Fluidverbindung steht.

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Kettenantriebsspanner und im Spezielleren einen Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass (variable leakage), in dem der Durchlass reduziert ist, um eine Spannerreaktionssteife zu erhöhen, wenn die Spannerkette verschleißt. Solch ein Kettenantriebsspannersystem wird beispielsweise in den Druckschriften DE 10 2004 012 394 A1 und DE 10 2005 027 648 A1 beschrieben.
Kettenantriebssysteme werden verwendet, um Hilfskomponenten in Verbindung mit Kraftfahrzeugmotoren zu betreiben. Zum Beispiel werden Kettenantriebssysteme verwendet, um komplexe Ventiltriebe, Ausgleichswellen, Ölpumpen, Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpen und Wasserpumpen anzutreiben.
Bekannte Kettenantriebssysteme umfassen eine Kette und ein Kettenantriebsspannersystem, welches dazu dient, um eine anfängliche erforderliche Spannung an der Kette zu erzeugen. Mit der Zeit, wenn die Kette des Kettenantriebssystems verschleißt, kommt es jedoch zu einem Durchhang in dem Kettenantriebssystem. Wenn die Kette verschleißt, ist es das Kettenantriebsspannersystem, das dazu dient, den Durchhang aus dem System zu entfernen.
Bekannte Kettenantriebsspannersysteme umfassen allgemein einen Spannerkörper und einen Spannerkolben, der an einem Schuh befestigt ist. Öldruck, der innerhalb des Spannerkörpers erzeugt wird, übt einen Druck gegen die Spannerkolben- und -schuhanordnung aus, die in die Kette eingreift, um die erforderliche Spannung zu erzeugen. Wenn die Kette verschleißt, fährt der Spannerkolben aus, um den Durchhang aus dem System zu entfernen. Allerdings, wenn der Spannerkolben ausfährt, erhöht sich die Hebelkraft, die die Kette auf das Kettenspannersystem ausübt, und verringert wirksam die Fähigkeit des Kettenspannersystems, den Kettenantrieb zu steuern.
In einem bekannten Kettenantriebsspannersystem umfasst der Spannerkörper eine Öffnung mit einer festen Größe, die einen festen Durchlass von Öldruck innerhalb des Kettenantriebsspannersystems zulässt, um die Reaktionssteife des Kettenantriebsspanners zu steuern, wenn die Kette verschleißt. Allerdings bleibt die Steife des Kettenspannersystems auf Grund der Tatsache, dass der Durchlass dieses Systems fest ist, über den Ausfahrbereich des Spannerkolbens konstant, während die Hebelkraft, die die Kette auf das Kettenspannersystem ausübt, zunimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Kettenantriebsspannersystem anzugeben, dessen Spannerreaktionssteife mit zunehmendem Kettenverschleiß zunimmt.
Diese Aufgabe wird mit einem Kettenantriebsspannersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass umfasst einen Kettenantriebsspanner in funktioneller Verbindung mit einer Kette. Der Kettenantriebsspanner umfasst einen Spannerkörper mit zumindest einem Austrittsloch, welches einen ersten Durchlasspfad definiert, und eine Spannerkolbenanordnung in funktionellem Eingriff mit dem Spannerkörper. Die Spannerkolbenanordnung ist aus einer ersten Position, die eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad zulässt, in zumindest eine zweite Position bewegbar, die eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad im Wesentlichen blockiert, wenn die Kette verschleißt.
Das Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass umfasst eine Spannerkolbenanordnung und einen Spannerkörper. Die Spannerkolbenanordnung umfasst einen Spannerkolbenabschnitt und einen Spannerschuhabschnitt. Der Spannerkolbenabschnitt umfasst einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser. Der erste Durchmesser definiert eine Nut mit einem Kolbenaustrittsloch, das in fluidtechnischer Verbindung mit dem zumindest einen Austrittsloch steht, wenn sich die Spannerkolbenanordnung in der ersten Position befindet. Der erste Durchmesser, der größer ist als der zweite Durchmesser, blockiert im Wesentlichen die fluidtechnische Verbindung mit dem zumindest einen Austrittsloch, wenn sich die Spannerkolbenanordnung in der zweiten Position befindet.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Spannerkörper ein zweites Austrittsloch umfassen, welches einen zweiten Durchlasspfad definiert, und der Spannerkolben kann eine dritte Position aufweisen, wobei die erste Position eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad und den zweiten Durchlasspfad zulässt, die zweite Position eine Strömung nur durch den zweiten Durchlasspfad zulässt und die dritte Position eine Strömung durch sowohl den ersten Durchlasspfad als auch den zweiten Durchlasspfad im Wesentlichen blockiert.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.

1 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung eines Verbrennungsmotors mit einem kettengetriebenen Ausgleichswellenantrieb, welche eine Kettenantriebsspanneranordnung mit variablem Durchlass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 ist eine schematische Veranschaulichung der Kettenantriebsspanneranordnung mit variablem Durchlass von 1, die eine neue Kette spannt;
3 ist eine schematische Veranschaulichung der Kettenantriebsspanneranordnung mit variablem Durchlass von 1, die eine verschlissene Kette spannt; und
4 ist eine schematische Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform der Kettenantriebsspanneranordnung mit variablem Durchlass von 1.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Komponenten bezeichnen, ist 1 eine schematische perspektivische Veranschaulichung eines Verbrennungsmotors 10 mit einem kettengetriebenen Ausgleichswellenantrieb, allgemein bei 12 bezeichnet.
Eine Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass spannt eine Antriebskette 16 des kettengetriebenen Ausgleichswellenantriebes 12. Der Kettenantriebsspanner 14 mit variablem Durchlass umfasst einen Spannerkörper 18 und eine Spannerkolbenanordnung 20 in Kontakt mit der Antriebskette 16.
Es sollte einzusehen sein, dass, während die Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass auf einen kettengetriebenen Ausgleichswellenantrieb 12 angewendet wird, die Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass alternativ auf andere kettengetriebene Systeme angewendet werden kann, welche Kettenantriebssysteme umfassen können, die verwendet werden, um komplexe Ventiltriebe, Ölpumpen, Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpen und Wasserpumpen anzutreiben, jedoch nicht darauf beschränkt sind.
2 ist eine schematische Veranschaulichung der Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass von 1, die eine neue Kette 16 spannt. Die Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass umfasst einen Spannerkörper 18, der eine Bohrung 22 definiert, und eine Spannerkolbenanordnung 20, die einen Spannerkolbenabschnitt 24 und einen Spannerschuhabschnitt 26 aufweist.
Die Bohrung 22 und ein Spannerkolbenhohlraum 23 der Spannerkolbenanordnung 20 wirken zusammen, um eine Kammer 28 zu bilden, die, wie unten stehend weiter erläutert, im Wesentlichen fluiddicht ist, und wenn sie mit einem Fluid gefüllt ist, durch eine hydraulische Steife gekennzeichnet ist, die eine Einwärtsbewegung der Spannerkolbenanordnung 20 unter einer Belastung durch die Kette 16 im Wesentlichen verhindert.
Der Spannerkolbenabschnitt 24 der Spannerkolbenanordnung 20 ist innerhalb der Bohrung 22 des Spannerkörpers 18 eingebaut. Eine Feder 30 verbindet den Spannerkörper 18 mit der Spannerkolbenanordnung 20.
Der Spannerkolbenabschnitt 24 ist zylindrisch und umfasst einen Abschnitt D₁ mit einem ersten Durchmesser und einen Abschnitt D₂ mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der Abschnitt D₁ mit einem ersten Durchmesser. Der Abschnitt D₂ mit einem zweiten Durchmesser erstreckt sich entlang einer Länge L des Spannerkolbenabschnitts 24, um eine Nut 32 innerhalb des Abschnitts D₂ mit einem zweiten Durchmesser des Spannerkolbenabschnitts 24 zu erzeugen. Ein Austrittsloch 34 ist in dem Abschnitt D₂ mit einem zweiten Durchmesser des Spannerkolbenabschnitts 24 angeordnet.
Der Spannerkörper 18 umfasst ein erstes Austrittsloch 36 in fluidtechnischer Verbindung mit der Kammer 28, welches einen ersten Austrittspfad 38 definiert. Eine Durchlassscheibe 40 ist innerhalb des ersten Austrittspfades 38 angeordnet. Die Durchlassscheibe 40 dient dazu, eine Strömung durch den ersten Austrittspfad 38 bei einer festen Strömungsgeschwindigkeit auf der Basis des Druckes innerhalb der Kammer 28 zu regeln.
Ein Hydraulikfluid ist innerhalb der Kammer 28 des Spannerkörpers 18 von einer Ölversorgung 42 aufgenommen. Wenn sie mit Hydraulikfluid gefüllt ist, wird eine hydraulische Steife oder Spannerreaktionssteife innerhalb der Kammer 28 erzeugt, die eine Einwärtsbewegung der Spannerkolbenanordnung 20 unter einer Belastung durch die Kette 16 im Wesentlichen verhindert.
Wenn die Kette 16 eine neue Kette ist, wie in 2 veranschaulicht, befindet sich die Spannerkolbenanordnung 20 in einer ersten Position, wobei die Nut 32, die das Austrittsloch 34 umfasst, in fluidtechnischer Verbindung mit dem ersten Austrittspfad 38 steht, der in dem Spannerkörper 18 angeordnet ist. In dieser ersten Position kann das Hydraulikfluid innerhalb der Kammer 28 von innerhalb der Kammer 28 durch das Austrittsloch 34 und in den ersten Austrittspfad 38 hinein entweichen, wo die Strömung bei einem festen Volumen austritt, wie durch die Durchlassscheibe 40 bestimmt. Es ist der Austritt durch den ersten Austrittspfad 38 als solcher, der die Spannerreaktionssteife steuert. Das heißt, wenn der Austritt größer wird, nimmt die Spannerreaktionssteife ab, wohingegen die Spannerreaktionssteife zunimmt, wenn der Austritt kleiner wird.
Wenn die Kette 16 verschleißt, wird die Kette 16 länger, wobei ein Durchhang in der Kette 16 erzeugt wird. Um den Durchhang in der Kette 16 unterzubringen, muss sich die Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass anpassen, um den Durchhang in der Kette 16 aufzunehmen.
3 ist eine schematische Veranschaulichung der Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass von 1, die eine verschlissene Kette spannt. Wenn die Kette 16 verschleißt, fährt die Spannerkolbenanordnung 20 der Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass aus dem Spannerkörper 18 nach außen aus, um den Durchhang in der Kette 16 aufzunehmen.
Wenn sich die Spannerkolbenanordnung 20 von dem Spannerkörper 18 nach außen bewegt, um den Durchhang in der Kette 16 aufzunehmen, erhöht sich die Hebelkraft, die die Kette 16 auf die Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass ausübt, was in herkömmlichen bekannten Kettenantriebsspanneranordnungen mit festem Durchlass die Fähigkeit der Spanneranordnung, das Kettenantriebssystem zu steuern, verringert.
Allerdings bewegt sich in der Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Spannerkolbenanordnung 20 von dem Spannerkörper 18 nach außen ausfährt, um den Durchhang in der Kette 16 aufzunehmen, die Nut 32 in dem Spannerkolbenabschnitt 24 der Spannerkolbenanordnung 20 in eine zweite Position, in der der Austritt von innerhalb der Kammer 28 blockiert ist. Das heißt, wenn sich die Spannerkolbenanordnung 20 in die zweite Position bewegt, steht die Nut 32, die das Austrittsloch 34 umfasst, nicht mehr in fluidtechnischer Verbindung mit dem ersten Austrittspfad 38. Da es der Austritt durch den ersten Austrittspfad 38 ist, der die Spannerreaktionssteife steuert, wie oben erläutert, und der Austritt nun eliminiert ist, nimmt die Spannerreaktionssteife demgemäß zu.
Es sollte einzusehen sein, dass die Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass der vorliegenden Erfindung mehr als ein Austrittsloch umfassen kann und dass jedes Austrittsloch jeweils einen separaten, individuellen Austrittspfad definieren würde. Das heißt, mehrere Austrittslöcher und deren jeweilige Austrittspfade könnten hinzugefügt sein, sodass, wenn die Spannerkolbenanordnung 20 aus dem Spannerkörper 18 nach außen ausfährt, zusätzliche Austrittslöcher und deren jeweilige Austrittspfade blockiert werden, um die Spannerreaktionssteife wirksam zu erhöhen, was einen zunehmend steifen Spanner zur Folge hat.
Zum Beispiel, wie in 4 veranschaulicht, umfasst die Kettenantriebsspanneranordnung 14 mit variablem Durchlass ein zweites Austrittsloch 36A, welches einen zweiten Austrittspfad 38A definiert.
In dieser beispielhaften Ausführungsform würde die Nut 32 mit dem Austrittsloch 34 in fluidtechnischer Verbindung mit sowohl dem ersten Austrittspfad 38 als auch dem zweiten Austrittspfad 38A stehen, wenn sich die Spannerkolbenanordnung 20 in der ersten Position befindet, wodurch ein Austritt durch sowohl den ersten Austrittspfad 38 als auch den zweiten Austrittspfad 38A zugelassen wird.
Wenn die Kette 16 zu verschleißen beginnt, fährt die Spannerkolbenanordnung 20 aus dem Spannerkörper 18 nach außen in die zweite Position aus. Allerdings würde in dieser beispielhaften Ausführungsform, wenn sich die Spannerkolbenanordnung 20 in der zweiten Position befindet, die Nut 3, die das Austrittsloch 34 umfasst, nur in fluidtechnischer Verbindung mit dem zweiten Austrittspfad 38A stehen, und die Strömung durch den ersten Austrittspfad 38 ist vollständig blockiert, wodurch der Austritt reduziert ist und die Spannerreaktionssteife wirksam erhöht ist.
Wenn die Kette 16 weiter verschleißt, fährt die Spannerkolbenanordnung 20 aus dem Spannerkörper 18 nach außen in eine weitere, dritte Position aus. Wenn sich die Spannerkolbenanordnung 20 in der dritten Position befindet, ist nicht nur die fluidtechnische Verbindung zwischen der Nut 32, die das Austrittsloch 34 umfasst, und dem ersten Austrittspfad 38 blockiert, wie in der zweiten Position, sondern auch die fluidtechnische Verbindung zwischen der Nut 32, die das Austrittsloch 34 umfasst, und dem zweiten Austrittspfad 38A ist vollständig blockiert, wodurch der Austritt noch weiter reduziert ist und die Spannerreaktionssteife noch weiter wirksam erhöht ist.

Claims

Kettenantriebsspannersystem (14) mit variablem Durchlass, welches umfasst: einen Kettenantriebsspanner mit: einem Spannerkörper (18), der eine Bohrung (22) definiert; und einer Spannerkolbenanordnung (20) mit einem Spannerkolbenabschnitt (24) in der Bohrung (22) des Spannerkörpers (18) in funktionellem Eingriff mit dem Spannerkörper (18), wobei die Spannerkolbenanordnung (20) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist; wobei der Spannerkörper (18) ferner zumindest ein Austrittsloch (36) aufweist, welches einen ersten Durchlasspfad (38) definiert, wobei der Spannerkolbenabschnitt (24) in der ersten Position eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad (38) zulässt; und in der zweiten Position eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad (38) blockiert; wobei die Bohrung (22) des Spannerkörpers (18) und ein Hohlraum (23) in dem Spannerkolbenabschnitt (24) in Zusammenwirken eine Kammer (28) bilden; und wobei der Spannerkolbenabschnitt (24) einen ersten Durchmesser (D₁) und einen zweiten Durchmesser (D₂) umfasst, der kleiner ist als der erste Durchmesser (D₁), wobei der zweite Durchmesser (D₂) in fluidtechnischer Verbindung mit dem zumindest einen Austrittsloch (36) steht, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der ersten Position befindet, und wobei der erste Durchmesser (D₁) die fluidtechnische Verbindung zu dem zumindest einen Austrittsloch (36) blockiert, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der zweiten Position befindet; wobei der zweite Durchmesser (D₂) eine Nut (32) innerhalb des Spannerkolbenabschnitts (24) definiert und die Nut (32) ein Kolbenaustrittsloch (34) umfasst, über das das Austrittsloch (36) des Spannerkörpers (18) in der ersten Position der Spannerkolbenanordnung (20) mit der Kammer (28) in Fluidverbindung steht.
Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass nach Anspruch 1, wobei der Spannerkörper (18) ein zweites Austrittsloch (38a) aufweist, welches einen zweiten Durchlasspfad (36a) definiert, und die Spannerkolbenanordnung (20) eine dritte Position aufweist, wobei der Spannerkolbenabschnitt (24) in der ersten Position eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad (36) und den zweiten Durchlasspfad (36a) zulässt, in der zweiten Position eine Strömung durch den ersten Durchlasspfad (36) blockiert und eine Strömung nur durch den zweiten Durchlasspfad (36a) zulässt und in der dritten Position eine Strömung sowohl durch den ersten Durchlasspfad (36) als auch den zweiten Durchlasspfad (36a) blockiert.
Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass nach Anspruch 2, wobei der erste Durchmesser (D₁) die fluidtechnische Verbindung zu dem zweiten Austrittsloch (38) blockiert, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der dritten Position befindet.
Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass nach Anspruch 2, wobei das Kettenantriebsspannersystem (14) eine erste Spannerreaktionssteife, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der ersten Position befindet, eine zweite Spannerreaktionssteife, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der zweiten Position befindet, und eine dritte Spannerreaktionssteife aufweist, wenn sich die Spannerkolbenanordnung (20) in der dritten Position befindet, wobei die zweite Spannerreaktionssteife größer ist als die erste Spannerreaktionssteife und die dritte Spannerreaktionssteife größer ist als die zweite Spannerreaktionssteife.
Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass nach Anspruch 2, welches ferner eine erste Durchlassscheibe (40), die in dem ersten Durchlasspfad (36) angeordnet ist, und eine zweite Durchlassscheibe (40a) umfasst, die in dem zweiten Durchlasspfad (36a) angeordnet ist.
Kettenantriebsspannersystem mit variablem Durchlass nach Anspruch 1, wobei die Spannerkolbenanordnung (20) ferner einen Spannerschuhabschnitt (26) umfasst.