DE102011007882A1

DE102011007882A1 - Spann- und Dämpfeinheit für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102011007882A1
Application number: DE201110007882
Authority: DE
Inventors: Michael Kastner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-10-25
Also published as: CN102748129A; CN102748129B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spann- und Dämpfeinheit (2) für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse (8), das zum drehfesten Anbringen relativ zur Verbrennungskraftmaschine und Aufnahme von einem Fluid ausgelegt ist, und mit einem Deckel (7), der zum drehfesten Anbringen relativ zu einer Spannschiene (1) ausgelegt ist, wobei der Deckel (7) einen Vorsprung (22) aufweist, der in das Innere des Gehäuses (8) ragt und zusammen mit einer fest mit dem Gehäuse (8) verbundenen Trennwand (21) das Innere (20) des Gehäuses (8) in einen Hochdruckraum (23) und einem Reservoirraum (24) unterteilt. Es ist auch möglich, dass das Gehäuse relativ zu der Spannschiene drehfest angebracht ist und der Deckel drehfest relativ zu der Verbrennungskraftmaschine angebracht ist. Die Erfindung betrifft auch einen Zugmitteltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wie einen Ketten- oder Riementrieb, mit einer Spannschiene (1), die eine solche Spann- und Dämpfeinheit (2) aufweist, welche in die Spannschiene (1) eingebaut ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spann- und Dämpfeinheit für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse, das zum drehfesten Anbringen relativ zu der Verbrennungskraftmaschine und zur Aufnahme von einem Fluid ausgelegt ist, und mit einem Deckel, der zum drehfesten Anbringen relativ zu einer Spannschiene ausgelegt ist. Es ist auch möglich, dass das Gehäuse relativ zu der Spannschiene drehfest angebracht ist und der Deckel drehfest relativ zu der Verbrennungskraftmaschine angebracht ist. Ferner kann die Spann- und Dämpfeinheit auch als Spanner- und Dämpfereinheit bezeichnet werden.
Solche Spann- und Dämpfeinheiten werden in Zugmitteltrieben von Kraftfahrzeugen, wie Pkws oder Lkws, aber auch sonstigen land-, luft- oder wassergebundenen Fahrzeugen eingesetzt.
Bei herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen sind Zugmittel vorhanden, die Kräfte von einer Kurbelwelle zu einer Nockenwelle übertragen. Auch ist es möglich, dass diese Zugmittel Nebenaggregate antreiben. Solche Zugmittel sind üblicherweise Ketten oder Riemen.
Im Laufe der Lebensdauer und bei bestimmten Betriebsbedingungen längt sich das Zugmittel. Solche Längungen müssen ausgeglichen werden, weswegen ein Spanner eingesetzt wird. Herkömmlicherweise werden hydraulische oder mechanische Spanner eingesetzt. Hydraulische Spanner arbeiten meistens nach dem Linearprinzip und benötigen eine externe Ölversorgung. Während solche hydraulischen Spanner den Vorteil bieten, auch auf das Zugmittel wirkende Schläge und somit an den Spanner weitergegebene Schläge dämpfen zu können, so haben sie jedoch den Nachteil, dass sie kostenintensiv sind und gewichtsnegative Auswirkungen haben.
Als kostengünstigere und leichtere Variante haben sich daher mechanische Spanner bewährt. Solche mechanischen Spanner weisen üblicherweise jedoch keine Dämpfungen auf. Es ist bisher bekannt, Dämpfungselemente, wie Elastomere einzusetzen.
So offenbart etwa die DE 10 2008 054 010 A1 ein Dämpfungselement, ein Elastomer enthaltend, für Zugmittel, wie Riemen oder Kette eines Zugmitteltriebes, in oder an einer Brennkraftmaschine, welches als ein auf das Zugmittel wirkendes druckbeaufschlagtes Elastomerkissen ausgebildet ist. Weitere mechanische Dämpfungseinrichtungen sind auch aus der DE 10 2009 014 198 A1 bekannt. Gegenüber herkömmlichen hydraulischen Zugspannern, wie sie etwa aus der DE 10 2007 051 970 A1 bekannt sind, sind die besagten mechanischen Dämpfungseinrichtungen und Elastomermaterial umfassende Dämpfungselemente kostengünstiger. Allerdings sind die deren Dämpfungseigenschaften nicht genau einstellbar und es sind nur geringe Kräfte dämpfbar.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung der bestehenden Systeme anzubieten und insbesondere ein genaueres Einstellen der Dämpfungseigenschaften zu ermöglichen und gleichzeitig größere Kräfte dämpfen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Deckel einen Vorsprung aufweist, der in das Innere des Gehäuses ragt und zusammen mit einer fest mit dem Gehäuse verbundenen Trennwand das Innere des Gehäuses in einen Hochdruckraum und einen Reservoirraum unterteilt.
Auf diese Weise lässt sich eine externe Ölversorgung vermeiden. Dies hat dann den Vorteil, dass ein „Startklappern” verhindert wird. Bei bisherigen mit einer externen Ölversorgung arbeitenden Spannsysteme traten neben Druckschwankungen und der Notwendigkeit aufwändiger Dichtkonturen vorzuhalten auch solche negativen Geräusche auf, die dadurch bedingt sind, dass bei einer Start-Stopp-Funktion nach Abstellen der Verbrennungskraftmaschine der Öldruck nachlässt und bei erneutem Start erst wieder aufgebaut werden muss. Bis der Öldruck wieder aufgebaut ist, liegt eine nicht ausreichende Spannung am Spanner vor, was zu einem Klappern der Spannschiene, bedingt durch die Bewegung des Zugmittels über die Spannschiene, resultiert.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Spann- und Dämpfeinheit, wird ein kompaktes vormontierbares Gebilde geschaffen, das in unterschiedliche Spannschienen einfach einbaubar ist und dabei nur geringen Montageaufwand nach sich zieht.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend naher erläutert.
Es ist von Vorteil, wenn der Vorsprung im Wesentlichen dichtend an einer Innenwandung des Gehäuses und drehbeweglich zum Gehäuse befindlich ist. Auf diese Weise wird der Druck, welcher auf ein Fluid in dem Hochdruckraum wirkt, bei Verstellen der Spannschiene relativ zur Verbrennungskraftmaschine verändert. Ein wirkungsvolles Dampfen wird dadurch erreicht.
Es ist ferner von Vorteil, wenn eine Feder vorhanden ist, die sich einerseits am Deckel und andererseits am Gehäuse kraftübertragend abstützt. Auf diese Weise kann die Feder die notwendige Vorspannkraft über die Spannschiene auf das Zugmittel übertragen.
Wenn die Feder als Drehfeder ausgebildet ist und das Gehäuse auf dessen Außenseite umschlingt, so ist eine besonders platzsparende und wirkungsvolle Bauart realisiert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Vorsprung ein Rückschlagventil eingesetzt oder integriert ist, das so ausgebildet ist, dass es einen Rückfluss von Fluid aus dem Hochdruckraum in das Reservoir unterbindet. Während des normalen Spannvorganges des Zugmittels, also einem spannenden Auslenken der Spannschiene, kann Fluid aus dem Reservoirraum durch das Rückschlagventil in den Hochdruckraum fließen, wohingegen bei einer entgegengesetzten Auslenkung der Spannschiene, ein Dämpfen erreicht wird, in dem das Fluid aus dem Hochdruckraum nicht zurück in den Reservoirraum fließen kann, sondern sich einen anderen, vorteilhafterweise reibungsintensiveren und schmäleren Weg, suchen muss.
Um die Dämpfungseigenschaften spezifisch und genau festlegen zu können, ist es von Vorteil, wenn der Vorsprung eine solche Geometrie aufweist, dass sie einen geringen Leckagestrom an Fluid aus dem Hochdruckraum in den Reservoirraum zulässt. Beispielsweise kann die Geometrie durch das Aufweisen von zwei Bohrungen gekennzeichnet sein.
Wenn ein Druckausgleichselement in dem Reservoirraum vorhanden ist, so können während des Dämpfens auftretende Drucksprünge verhindert werden.
Es ist dabei von Vorteil, wenn das Druckausgleichselement eine Feder und/oder eine Platte umfasst, wobei die Feder und die Platte so angeordnet sind, dass die Feder die Platte von der Trennwand wegdrückt oder das Druckausgleichselement eine kompressible Kugel ist. Das Druckausgleichelement kann auch eine andere Geometrie aufweisen. Auf diese Weise wird der Tatsache Rechnung gezollt, dass die in dem Hochdruckraum komprimierte Flüssigkeit, wie etwa Öl, nicht ideal-inkompressibel ist. Ein sonst auftretender „Unterdruck” im Reservoirraum wird dadurch ausgeglichen.
Die Erfindung betrifft auch einen Zugmitteltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wie einen Kettentrieb oder einen Riementrieb, wobei eine Spannschiene eingesetzt ist.
Die Erfindung betrifft dabei im Besonderen einen solchen Zugmitteltrieb, bei dem eine vorstehend erläuterte Spann- und Dämpfeinheit in die Spannschiene eingebaut ist.
Auf diese Weise kann der gesamte Zugmitteltrieb optimiert werden.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Gehäuse der Spann- und Dämpfeinheit über einen Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss an einer mit der Verbrennungskraftmaschine verbundenen Befestigungsschraube verbunden ist und/oder der Deckel der Spann- und Dämpfeinheit form-, kraft- und/oder stoffschlüssig an der Spannschiene festgelegt ist, etwa über eine als Achtkant ausgebildete Außenkontur des Deckels.
Die Erfindung wird nachstehend auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert
Es zeigen:
1 eine singuläre Spannschiene in perspektivischer Ansicht von der Seite,
2 die Spannschiene aus 1 in einer perspektivischen Ansicht von der anderen Seite, mit einer eingesetzten Befestigungsschraube,
3 die Spannschiene der 1 und 2 von der Seite, mit einer eingesetzten Spann- und Dämpfeinheit, welche durch die Befestigungsschraube durchdrungen ist,
4 die Befestigungsschraube der 2 und 3 in einer singulären aber perspektivischen Darstellung,
5 die Spann- und Dämpfeinheit der 3 in einer perspektivischen Ansicht von oben,
6 die Spann- und Dämpfeinheit der 5 in einer perspektivischen Ansicht von unten,
7 eine Explosionsdarstellung der Spann- und Dämpfeinheit der 5 und 6,
8 einen Querschnitt durch die Spann- und Dämpfeinheit der 5 bis 7 mit in der Spann- und Dämpfeinheit befindlicher Befestigungsschraube,
9a ein Auslenken der Spannschiene entgegen ihrer Spannrichtung während des Dämpfens und
9b einen Schnitt durch die Spann- und Dämpfeinheit im eingesetzten Zustand in die Spannschiene während des Dämpfens.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Spannschiene 1 dargestellt, in welche eine Spann- und Dämpfeinheit 2, siehe etwa 5 und 6, einsetzbar ist. Die Spannschiene 1 weist diesbezüglich eine Ausnehmung 3 auf, welche eine achteckige Innenkontur 4 aufweist.
Die Spannschiene 1 ist aus Kunststoff gefertigt. Die Ausnehmung 3 weist auch ein zentrisches Loch 5 auf, in welche eine Befestigungsschraube 6, siehe 4, einsetzbar ist. In 2 ist der eingesetzte Zustand der Befestigungsschraube 6 in die Spannschiene 1 dargestellt.
3 zeigt die andere Seite der Spannschiene 1, ausgehend von der Darstellung der 2. Die in die Ausnehmung 3 eingesetzte Spann- und Dämpfeinheit 2 weist einen Deckel 7 auf, der ein Gehäuse 8 an einer Seite dichtend abschließt. Während der Deckel 7 in den 5 und 6 gut zu erkennen ist, ist in 3 lediglich das Gehäuse 8 und eine das Gehäuse 8 auf der Außenseite umschlingende Feder 9 zu erkennen. Die Feder 9 ist in einem Schlitz 10, siehe bspw. 7, festgelegt. Die Feder 9 weist auch einen Dorn 11 auf, der in den Deckel eingreift. Die Feder 9 ist als Drehfeder ausgebildet und ist drehfest am Deckel 7 in einem Dornaufnahmeloch 12 festgelegt und drehfest mit Gehäusefestlegeende 13 im Schlitz 10 des Gehäuses 8 festgelegt.
Die Befestigungsschraube 6 weist einen Kopf 14 auf, der einen Bund 15 hat. Der Bund trennt den Kopf 14 von einem länglichen Stück 16 ab. Das längliche Stück 16 weist zumindest einen Abflachungsbereich 17 auf. Der Abflachungsbereich 17 steht in Formschluss mit einer Festlegeinnenkontur 18 des Gehäuses 8 im Bereich einer Durchgangsöffnung 19, durch welche das längliche Stück 16 der Befestigungsschraube 6 im zusammengebauten Zustand ragt.]
Das Gehäuse weist in seinem Inneren einen torusförmigen Innenbereich auf, welcher mit dem Bezugszeichen 20 versehen ist. Der Innenbereich 20, der auch als Inneres des Gehäuses 8 bezeichnet werden kann, ist einerseits durch eine fest mit dem Gehäuse 8 verbundene Trennwand 21 und andererseits durch einen fest mit dem Deckel 7 verbundenen Vorsprung 22 in zwei von einander im Wesentlichen dichtend abgetrennte Kammern aufgeteilt. Die eine Kammer wird als Hochdruckkammer oder Hochdruckraum 23 bezeichnet, wohingegen die andere Kammer als Reservoirkammer oder Reservoirraum 24 bezeichnet wird. Diese beiden Kammern sind in 9b gut zu erkennen.
Der Vorsprung 22 weist, wie besonders gut in 7 zu erkennen ist, eine mittig darin angeordnete Fluidöffnung 25 auf. Die Fluidöffnung 25 kann zweistufig ausgestaltet sein, also zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so dass ein Rückschlagventil 26 darin eingesetzt ist. Das Rückschlagventil 26 erlaubt, dass ein kraftübertragendes Medium, wie ein Fluid, etwa eine Flüssigkeit, bspw. Öl, etwa Motoröl, von dem Reservoirraum 24 in den Hochdruckraum 23 gelangen kann. Ein Zurückfließen dieses Mediums aus dem Hochdruckraum 23 in den Reservoirraum 24 wird durch das vom Rückschlagventil 26 verhindert. Um die Dämpfwirkung zu erreichen, sind jedoch Leckspalte 27 vorgehalten. In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Leckspalte 27 als Bohrungen 28 ausgebildet.
Dadurch ist es möglich, eine gezielte Dämpfung ohne eine externe Ölversorgung zu realisieren.
Die Konstruktion besteht somit aus einer Spannschiene 1, einer Befestigungsschraube 6 und einer Hydraulikeinheit, nämlich der Spann- und Dämpfeinheit 2, die wiederum aus dem Gehäuse 8, dem Deckel 7, dem Rückschlagventil 26, der als Drehfeder ausgebildeten Feder 9 und evtl. weiteren Elementen, wie Dichtungen, besteht. Das Komplettsystem wird über die Befestigungsschraube 6 an der Kontur der Verbrennungskraftmaschine befestigt und verhindert durch den Abflachungsbereich 17 ein Verdrehen der Hydraulikeinheit, insbesondere ein Verdrehen des Gehäuses 8. Die Vorsprünge des Zugmittels, etwa des Riemens oder der Kette, erfolgt über die Feder 9. Ein mechanisches Spannprinzip wird dadurch verwirklicht.
Die Kraftübertragung erfolgt von dem Zugmittel über die Spannschiene 1 und mittels einer formschlüssige Verbindung im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf den Deckel 7 der Spann- und Dämpfeinheit 2. Der Deckel 7 verdreht sich gegen das Gehäuse 8 und erzeugt somit einen Druck in dem Hochdruckraum 23, wobei das Rückschlagventil 26 schließt. Der Druck versucht über eine definierte Leckspalt-Geometrie, in diesem Fall die zwei Bohrungen 28 in den Reservoirraum 24 zurückzuströmen und erzeugt damit eine Dämpfung.
Wenn keine Belastung vom Zugmittel anliegt, wird die Spannschiene 1 über die formschlüssige Verbindung mit dem Deckel 7 durch die Feder 9 wieder in dem System gespannt. Die beiden Kammern, also der Hochdruckraum 23 und der Reservoirraum 24 der Spann- und Dämpfeinheit 2, sind vorzugsweise über eine Dichtkontur oder über eine Dichtung voneinander getrennt.
Die Innenwandung des Gehäuses 8 kann als Innenkontur 4 bezeichnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Spannschiene
2: Spann- und Dämpfeinheit
3: Ausnehmung
4: Innenkontur
5: Loch
6: Befestigungsschraube
7: Deckel
8: Gehäuse
9: Feder
10: Schlitz
11: Dorn
12: Dornaufnahmeloch
13: Gehäusefestlegeende
14: Kopf
15: Bund
16: längliches Stück
17: Abflachungsbereich
18: Festlegeinnenkontur
19: Durchgangsöffnung
20: Innenbereich
21: Trennwand
22: Vorsprung
23: Hochdruckraum
24: Reservoirraum
25: Fluidöffnung
26: Rückschlagventil
27: Leckspalt
28: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008054010 A1 [0006]
DE 102009014198 A1 [0006]
DE 102007051970 A1 [0006]

Claims

Spann- und Dämpfeinheit (2) für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse (8), das zum drehfesten Anbringen relativ zur Verbrennungskraftmaschine und Aufnahme von einem Fluid ausgelegt ist, und mit einem Deckel (7), der zum drehfesten Anbringen relativ zu einer Spannschiene (1) ausgelegt ist, oder dass das Gehäuse (8) zum drehfesten Anbringen relativ zu der Spannschiene (1) und der Deckel (7), der zum drehfesten Anbringen relativ zur Verbrennungskraftmaschine ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) einen Vorsprung (22) aufweist, der in das Innere des Gehäuses (8) ragt und zusammen mit einer fest mit dem Gehäuse (8) verbundenen Trennwand (21) das Innere (20) des Gehäuses (8) in einen Hochdruckraum (23) und einen Reservoirraum (24) unterteilt.
Spann- und Dämpfeinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (22) im Wesentlichen dichtend an einer Innenwandung des Gehäuses (8) und drehbeweglich dazu im Gehäuse (8) befindlich ist.
Spann- und Dämpfeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (9) vorhanden ist, die sich einerseits am Deckel (7) andererseits am Gehäuse (8) kraftübertragend abstützt.
Spann- und Dämpfeinheit (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9) als Drehfeder ausgebildet ist und das Gehäuse (8) auf dessen Außenseite umschlingt.
Spann- und Dämpfeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Vorsprung (22) ein Rückschlagventil (26) eingesetzt oder integriert ist, das so ausgebildet ist, dass es einen Rückfluss von Fluid aus dem Hochdruckraum (23) in den Reservoirraum (24) unterbindet.
Spann- und Dämpfeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (22) eine solche Geometrie aufweist, dass sie einen geringen Leckagestrom an Fluid aus dem Hochdruckraum (23) in den Reservoirraum (24) zulässt
Spann- und Dämpfeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckausgleichselement in dem Reservoirraum (24) vorhanden ist
Spann- und Dämpfeinheit (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckausgleichselement eine Feder und/oder eine Platte umfasst, wobei die Feder und die Platte so angeordnet sind, dass die Feder die Platte von der Trennwand (21) weg drückt oder das Druckausgleichselement eine kompressibles Element etwa nach Art einer Kugel ist
Zugmitteltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wie ein Ketten- oder Riementrieb, mit einer Spannschiene (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Spann- und Dämpfeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in die Spannschiene (1) eingebaut ist.
Zugmitteltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8), der Spann- und Dämpfeinheit (2) über einen Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss an einer mit der Verbrennungskraftmaschine verbundenen Befestigungsschraube (6) verbunden ist und/oder der Deckel (7) der Spann- und Dämpfeinheit (2) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig an der Spannschiene (1) festgelegt ist, etwa über eine als Achtkant ausgebildete Außenkontur des Deckels (7).