DE102011077740A1

DE102011077740A1 - Segmentierte Aufnahmegehäusebohrung, Schieberkern, Spanner und Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102011077740A1
Application number: DE102011077740A
Authority: DE
Inventors: Michael Kastner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-12-20
Also published as: US20120322595A1; US8992357B2; IN2012DE01012A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufnahmegehäuse (1) eines hydraulischen Spanners für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer sich entlang einer Längsachse (6) erstreckenden Öffnung (2) zur Aufnahme eines Kolbens, der für ein Auslenken einer Spannschiene des Zugmitteltriebes ausgelegt ist, wobei das die Öffnung (2) umgebende Aufnahmegehäuse (1) ein Gussbauteil ist, wobei ferner die Öffnung (2) eine Innenkontur mit einer zumindest erste Segmente (8) aufweisenden Innenfläche beinhaltet und in der Öffnung (2) Ausformschrägen vorgehalten sind, wobei zweite Segmente (9) in das Innere der Öffnung gerichtete Oberflächen aufweisen, die parallel zur Längsachse (6) ausgerichtet sind. Die Erfindung betrifft auch einen Schieberkern, der eine zur Innenkontur der Öffnung (2) des Aufnahmegehäuses (1) komplementäre Außenkontur aufweist und in die Öffnung (2) passt. Auch ist ein Spanner mit einem solchen Aufnahmegehäuse umfasst, der einen Kolben aufweist, der in die Öffnung passt. Auch ist ein Zugmitteltrieb mit einem solchen Spanner umfasst, der sich an einer Spannschiene des Zugmitteltriebes abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Aufnahmegehäuse eines hydraulischen Spanners für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer sich entlang einer Längsachse erstreckenden Öffnung zur Aufnahme eines Kolbens, der für ein Auslenken einer Spannschiene des Zugmitteltriebes ausgelegt ist, wobei das die Öffnung umgebende Aufnahmegehäuse ein Gussbauteil ist, wobei ferner die Öffnung eine Innenkontur mit einer zumindest erste Segmente aufweisenden Innenfläche beinhaltet, und in der Öffnung Ausformschrägen vorgehalten sind.
Solche Aufnahmegehäuse werden in Zugmitteltrieben eingesetzt, bei denen über einen Spanner, der auf eine Spannschiene wirkt, ein Zugmittel, wie eine Kette oder ein Riemen ausgelenkt wird. Der Spanner ist dabei so ausgebildet, dass er mittels eines hydraulischen Wirkprinzips einen Kolben aus einer Öffnung schieben kann.
Die Öffnung nimmt dabei einen Kolben auf.
Solche Zugmitteltriebe werden bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen eingesetzt. Solche Zugmitteltriebe sind insbesondere im Bereich von Steuertrieben im Einsatz. Das Zugmittel überträgt dabei das Drehmoment einer Kurbelwelle auf eine Nockenwelle und/oder Wellen von Nebenaggregaten.
Spanner gibt es unter Nutzung des mechanischen Wirkprinzips oder unter Nutzung des hydraulischen Wirkprinzips. Bei hydraulischen Spannern, ist üblicherweise ein Aufnahmegehäuse vorhanden, aus dem ein Kolben aufgrund hydraulisch zur Verfügung gestellter Kraft ausgeschoben wird.
Solche Zugmitteltriebe sind beispielsweise aus der DE 10 2010 045 874 A1 bekannt. Hydraulische Spanner sind ferner aus der DE 10 2008 033 260 A1 bekannt. Es wird ein hydraulisches Spannelement, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, aufweisend ein Spannergehäuse, mit einer Sacklochbohrung, die an einer einem Zugmittel zugewandten Seite eine Öffnung und einer gegenüberliegenden Seite einen Boden aufweist, welcher eine Durchtrittsöffnung mit geringem Durchmesser aufweist, wobei innerhalb der Sacklochbohrung ein axial verschiebbar angeordneter, druckbeaufschlagter Kolben und ein im Kolben eingesetzter Hohlzylinder angeordnet sind, wobei zwischen Spannergehäuse und Kolben eine Transportsicherung anordnenbar ist, offenbart. Dieses Spannelement ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme eines Transportsicherungsstiftes eine im Spannergehäuse angeordnete Ölauslassöffnung vorgesehen ist, welche eine geringere Beabstandung zum Boden als zur Öffnung der Sacklochbohrung aufweist.
Solche hydraulischen Spanner mit einem Aufnahmegehäuse, werden bei Kettentriebsystemen und Riementriebsysteme zum Spannen eines Zugmittels in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt.
Bisher muss die Öffnung des Aufnahmegehäuses wegen der fertigungsbedingten Ausformschrägen zusätzlich spanend bearbeitet werden. Dies führt zu hohen Kosten. Auch gibt es eine zusätzliche Fehlermöglichkeit, etwa wenn bearbeitete und unbearbeitete Gehäuse unbeabsichtigt vertauscht werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bisher bekannten Nachteile zu verhindern und eine Verbesserung zur Verfügung zu stellen, bei der das Aufnahmegehäuse möglichst nicht spanend nachbearbeitet werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zweiten Segmente in das Innere der Öffnung gerichtete Oberflächen aufweisen, die parallel zur Längsachse ausgerichtet sind.
Es werden somit sogenannte funktionswichtige und sogenannte funktionsunwichtige Segmente vorgehalten. Die funktionswichtigen Segmente sind bzgl. ihrer entsprechenden Eigenschaft zum Entformen eines Schieberkernes, nämlich beim Urformen eines Aufnahmegehäuses definiert. Die funktionsunwichtigen Segmente haben jedoch eine wichtige Funktion beim Führen des Kolbens.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird eine Geometrie erreicht, bei der die Aufnahmebohrung so konstruiert ist, dass diese in Segmente unterteilt ist, die primär funktionswichtige Segmente für das Ausformen ohne bzw. mit sehr kleiner Ausformschräge aufweisen und sekundär funktionsunwichtige Segmente für das Entformen, aber von Relevanz für das Führen des Kolbens, vorhanden sind.
Gerade wenn das Aufnahmegehäuse aus einem Metallwerkstoff, wie Aluminium oder Stahl gegossen wird, oder aus Kunststoff mittels eines Spritzprozesses hergestellt ist, zeigen sich die Vorteile. Beim Erstarren des Materials schrumpft dieses im Bereich der Öffnung, die auch als Aufnahmebohrung bezeichnet werden kann, auf einen darin enthaltenen Kern, wie einen Schieberkern. Beim Entformen des Werkstückes muss der Kern wieder aus dem Bauteil, also dem Aufnahmegehäuse, gezogen werden. Um ein Entformen zu ermöglichen, muss an dem Schieberkern einerseits und dem Inneren der Öffnung andererseits eine Ausformschräge, vorzugsweise sollten mehrere Ausformschrägen vorgesehen werden. Diese Ausformschräge(n) macht eine Aufnahme des Hydraulikelementes, welches meistens am Kolben ausgebildet ist, nicht möglich. Daher muss eine spanende Bearbeitung üblicherweise nachfolgen, die aber bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung unterbleiben kann. Die erzeugte Aufnahme des Kolbens muss bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht nachbearbeitet werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Öffnung als ein im Wesentlichen zylindrisches Loch ausgestaltet ist, etwa nach Art eines Sackloches. Dann ist ein Bereich vorhaltbar, in dem Hydraulikmittel einströmen kann und, soweit es unter Druck gesetzt wird, einen in die Öffnung eingesetzten Kolben ausschieben kann.
Auch ist es von Vorteil, wenn die ersten Segmente in das Innere der Öffnung gerichtete Oberflächen aufweisen, die schräg zur Längsachse ausgerichtet sind und die Ausformschrägen bilden. Diese Ausformschrägen weisen eine Neigung von 1 bis 10° zur Längsachse des Loches auf.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die ersten Segmente und/oder zweiten Segmente eine Längserstreckung von einem äußeren Rand des Loches bis zu einem geschlossenen Grund des Loches aufweisen. Ein einfaches Entnehmen des Schieberkerns wird dadurch einerseits ermöglicht, wohingegen eine gute Führung des Kolbens während des Betriebes im Zugmitteltrieb andererseits sichergestellt ist.
So ist es auch von Vorteil, wenn die radiale Erstreckung eines ersten Segmentes größer ist, als die radiale Erstreckung eines zweiten Segmentes, vorzugsweise doppelt so groß, dreimal so groß oder viermal so groß. Auf diese Weise wird ein besonders günstiges Kräfteverhältnis erreicht.
Auch ist es von Vorteil, wenn acht erste Segmente und/oder acht zweite Segmente vorhanden sind, da dadurch wirkungsvoll eine einfache Entnahme des Schieberkerns realisierbar ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang des Umfangs der Öffnung die ersten Segmente mit den zweiten Segmenten in ihrer Anordnung abwechseln. Mit anderen Worten folgt damit ein erstes Segment einem zweiten Segment, dem wiederum ein erstes Segment folgt, und zwar in Umfangsrichtung der Öffnung gesehen.
Die Erfindung betrifft auch einen Schieberkern, der eine zur Innenkontur der Öffnung des erfindungsgemäßen Aufnahmegehäuses komplementäre Außenkontur aufweist und in die Öffnung passt.
Ferner betrifft die Erfindung einen Spanner mit einem erfindungsgemäßen Aufnahmegehäuse und einen in die Öffnung passenden Kolben. Auch ein Zugmitteltrieb mit einem erfindungsgemäßen Spanner, der sich an einer Spannschiene des Zugmitteltriebes abstützt, ist umfasst.
Die Erfindung wird auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei wird ein erstes Ausführungsbeispiel mittels fünf Figuren detailliert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Aufnahmegehäuse, mit nicht eingesetztem Schieberkern und nicht eingesetztem Kolben,
2 eine perspektivische Darstellung eines Schieberkerns,
3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Darstellung eines erfindungsgemäßen Aufnahmegehäuses mit entnommenem Schieberkern, der daneben dargestellt ist,
4 eine separate Darstellung des Schieberkerns in einer Draufsicht und
5 einen Schnitt durch den Schieberkern entlang der Linie V aus 4.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufnahmegehäuses 1 dargestellt. Das Aufnahmegehäuse weist eine Öffnung 2 auf, die als Loch 3 nach Art eines Sackloches ausgestaltet ist.
Das Aufnahmegehäuse 1 ist ein einziges Bauteil aus einem einzigen Werkstoff, bspw. Kunststoff oder Metall. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Aufnahmegehäuse 1 aus Leichtmetall, nämlich einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die Öffnung 2 weist einen äußeren Rand 4 auf, der auf der anderen Seite eines Grundes 5 des Loches angeordnet ist. Der Grund 5 des Loches 3 bzw. der Lochgrund, ist in 3 dargestellt.
Das Loch 3 erstreckt sich entlang einer Längsachse 6 des Aufnahmegehäuses 1. Die Längsachse 6 ist gleichzeitig auch die Längsachse 6 eines in das Loch 3 eingesetzten Schiebers 7, wie er in den 2, 3 und 4 dargestellt ist. Auch in 5 ist die Längsachse 6 angedeutet.
Die Öffnung 2 weist eine Innenkontur auf, welche in erste Segmente 8 und zweite Segmente 9 unterteilt ist. Die ersten Segmente 8 weisen eine nach innen gerichtete Oberfläche auf, die schräg zur Längsachse 6 ausgerichtet sind. Die zweiten Segmente 9 weisen parallel zur Längsachse 6 verlaufende nach innen gerichtete Innenflächen auf. Die ersten Segmente 8 und die zweiten Segmente 9 erstrecken sich vom Rand 4 bis zum Grund 5 des Loches 3.
In 2 ist ein Schieber 7 dargestellt, der auch als Schieberkern 7 bezeichnet wird, wobei die Außenkontur des Schieberkerns 7 komplementär zur Innenkontur des Loches 3 ist.
Der Schieberkern 7 wird während des Gieß- und/oder Spritzgussverfahrens bei der Herstellung des Aufnahmegehäuses 1 verwendet. Beim Abschluss des Gieß- oder Spritzgussverfahrens wird der Schieberkern 7 in einer Entformungsrichtung 10, wie in 3 dargestellt, entnommen.
Wie besonders gut in 4 und 5 zu erkennen ist, wechseln sich über den Umfang des Schiebers 7 gesehen erste Segmente 8 mit zweiten Segmenten 9 ab. Die ersten Segmente 8 sind parallel zu den zweiten Segmenten 9 ausgerichtet. Die ersten Segmente 8 weisen eine Oberfläche auf, die relativ zur Längsachse 6 einen Winkel α einnehmen. Der Winkel α ist ein Wert zwischen 1° und 10°, vorzugsweise 3° bis 7°.
Zwischen den ersten Segmenten 8 sind die zweiten Segmente 9 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Aufnahmegehäuse
2: Öffnungen
3: Loch
4: Rand
5: Grund
6: Längsachsen
7: Schieber/Schieberkern
8: Erste Segmente
9: Zweite Segmente
10: In Formungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010045874 A1 [0006]
DE 102008033260 A1 [0006]

Claims

Aufnahmegehäuse (1) eines hydraulischen Spanners für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer sich entlang einer Längsachse (6) erstreckenden Öffnung (2) zur Aufnahme eines Kolbens, der für ein Auslenken einer Spannschiene des Zugmitteltriebes ausgelegt ist, wobei das die Öffnung (2) umgebende Aufnahmegehäuse (1) ein Gussbauteil ist, wobei ferner die Öffnung (2) eine Innenkontur mit einer zumindest erste Segmente (8) aufweisenden Innenfläche beinhaltet, und in der Öffnung (2) Ausformschrägen vorgehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Segmente (9) in das Innere der Öffnung (2) gerichtete Oberflächen aufweisen, die parallel zur Längsachse (6) ausgerichtet sind.
Aufnahmegehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (2) als ein im Wesentlichen zylindrisches Loch (3) ausgestaltet ist, etwa nach Art eines Sackloches.
Aufnahmegehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Segmente (8) in das Innere der Öffnung ausgerichtete Oberflächen aufweisen, die schräg zur Längsachse (6) ausgerichtet sind und die Ausformschrägen ausbilden.
Aufnahmegehäuse (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Segmente (8) und/oder die zweiten Segmente (9) eine Längserstreckung von einem äußeren Rand (4) des Loches (3) bis zu einem im Wesentlichen geschlossenen Grund (5) des Loches (3) aufweisen.
Aufnahmegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Erstreckung eines ersten Segments (8) größer ist als eine radiale Erstreckung eines zweiten Segments (9), vorzugsweise doppelt so groß, dreimal so groß oder viermal so groß.
Aufnahmegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass acht erste Segmente (8) und/oder acht zweite Segmente (9) vorhanden sind.
Aufnahmegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang des Umfangs der Öffnung (2) die ersten Segmente (8) mit den zweiten Segmenten (9) in ihrer Anordnung abwechseln.
Schieberkern (7), der eine zur Innenkontur der Öffnung (2) des Aufnahmegehäuses (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 komplementäre Außenkontur aufweist und in die Öffnung (2) passt.
Spanner mit einem Aufnahmegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einen in die Öffnung (2) passenden Kolben.
Zugmitteltrieb mit einem Spanner nach Anspruch 9, der sich an einer Spannschiene des Zugmitteltriebes abstützt.