DE102011078576A1 - Kettenspanner - Google Patents

Abstract

Es wird ein Kettenspanner (2) mit einer Entlüftungsvorrichtung angegeben, der ein Gehäuse (4) mit einer Bohrung (8), einen in der Bohrung (8) aufgenommenen Spannkolben (6) mit einem Hohlraum (20), wobei der Spannkolben (6) an der dem Gehäuse (4) gegenüberliegenden Seite (30) eine Entlüftungsöffnung (12) aufweist, und ein im Hohlraum (20) aufgenommenes Verschlusselement (14) umfasst, das die Entlüftungsöffnung (12) verdeckt. Der Spannkolben (6) weist wenigstens einen Kanal (28) auf, der eine Verbindung zwischen dem Hohlraum (20) und der Entlüftungsöffnung (12) bereitstellt.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kettenspanner mit einer Entlüftungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Spannkolbens für einen solchen Kettenspanner. Der Kettenspanner umfasst ein Gehäuse mit einer Bohrung, einen in der Bohrung aufgenommenen Spannkolben mit einem Hohlraum und ein im Hohlraum aufgenommenes Verschlusselement. Der Spannkolben umfasst hierbei an der dem Gehäuse gegenüberliegenden Seite eine Entlüftungsöffnung, die von dem Verschlusselement überdeckt wird.
• Hintergrund der Erfindung
• Kettenspanner werden zum Spannen von Ketten eingesetzt. In einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor dient ein Kettenspanner insbesondere dazu, die Steuerkette eines Nockenwellenantriebes zu spannen. In einem solchen Kettentriebsystem muss die Kette dauernd gespannt sein, weil eine lose Kette Spiel aufweist und somit die Ventilsteuerzeiten nicht exakt stimmen. Zudem verursacht eine lose Kette Geräusche und verschleißt übermäßig. Der Kettenspanner ist notwendig, um Längenänderungen aufgrund eines Temperaturganges und aufgrund mechanischen Verschleißes laufend auszugleichen.
• Herkömmliche hydraulische Kettenspanner bestehen in der Regel aus einem Gehäuse mit einer Bohrung, in der ein hohler Spannkolben aufgenommen ist. Zusammen mit dem Gehäuse bildet der Spannkolben einen Hohlraum, in dem eine Hydraulikflüssigkeit, wie beispielsweise ein Öl aufgenommen ist. Der Spannkolben ist beispielsweise mittels einer Feder gegen das Gehäuse vorgespannt. Die Hydraulikflüssigkeit verhindert, dass der Hohlraum sich verkleinert und dämpft insbesondere Schwingungen. Um die Hydraulikflüssigkeit frei von Verschmutzungen wie Luft zu halten, weist der Hohlraum am Spannkolben an der dem Gehäuse gegenüberliegenden Seite eine Entlüftungsöffnung auf, die die Luft entweichen lässt, aber die Hydraulikflüssigkeit grundsätzlich im Hohlraum hält. Die Entlüftungsöffnung wird mit einem im Hohlraum angeordneten Verschlusselement oder Volumenreduzierer abgedeckt.
• Ein solcher Kettenspanner ist beispielsweise aus der DE 20 2007 007 690 U1 bekannt. Dort ist im Verschlusselement ein Kanal eingebracht, der den Hohlraum mit der Entlüftungsöffnung verbindet. Ein ähnlicher Kettenspanner wird in der DE 103 27 024 A1 vorgeschlagen. Dort wirkt ein Füllkörper auf eine zusätzliche zylindrische Kappe im Hohlraum. Die Kappe weist eine seitliche Verbindungsöffnung auf, die den Hohlraum über den Drosselspalt der Kappe mit der Entlüftungsöffnung verbindet. Zur Verbindung mit der Entlüftungsöffnung sind Kanäle auf der Stirnseite der Kappe vorgesehen.
• An einer Konstruktion gemäß der DE 20 2007 007 690 U1 zeigt sich jedoch, dass die Entlüftungswirkung oder eine dadurch definierte Beölung mit der Zeit nachlässt und im schlimmsten Fall ganz verschwindet. Bei einem Kettenspanner gemäß der DE 103 27 024 A1 wird ein zusätzliches Bauteil in Form der Kappe notwendig, wodurch sich die Kosten und der Montageaufwand erhöhen.
• Aufgabe der Erfindung
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Entlüftungs- bzw. Beölungswirkung in einem Spannkolben beständig und kostengünstig auszugestalten.
• Lösung der Aufgabe
• Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Hydraulikflüssigkeit im Hohlraum einen Druck auf das Verschlusselement ausübt, und dieses gegen die Innenseite des Spannkolbens presst. Das Verschlusselement bzw. der Volumenreduzierer ist in der Regel aus einem im Vergleich zum Spannkolben weicheren Material und kostengünstiger hergestellt. Unerwünschterweise führt der Druck auf das Verschlusselement nach eigenen Untersuchungen dazu, dass sich die zur Entlüftungsöffnung führenden Kanäle in ihrem Querschnitt verringern und mit der Zeit verschwinden. Das hat letztlich zur Folge, dass keine Entlüftung oder Beölung vom Hohlraum zur Entlüftungsbohrung mehr möglich ist.
• Ein herkömmliches Verschlusselement gemäß Stand der Technik wird üblicherweise mit den Kanälen einstückig in einem Arbeitsschritt, beispielsweise mit einem Spritzgussverfahren hergestellt, da das Verschlusselement so am kostengünstigsten ist. Der Erfindung liegt jedoch der weitere Gedanke zugrunde, dass die sich im Querschnitt verringerten Kanäle eine Einschränkung der Funktionsfähigkeit des Kettenspanners und im Extremfall einen Austausch des Kettenspanners zur Folge haben, was zu hohen Folgekosten fährt, die die Kostenersparnisse beim einstückigen Herstellen des Verschlusselementes übertreffen.
• Die Erfindung schlägt daher vor, die Kanäle überraschend in den härteren Spannkolben einzulassen, dessen Material durch das Verschlusselement nicht verformt werden kann. Je nach Herstellverfahren kann ein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig werden, um die Kanäle in den Spannkolben einzubringen. Die Kanäle im Spannkolben sind beständiger und verhindern den kostenintensiven Austausch des Kettenspanners, wenn die Entlüftungs- oder Beölungswirkung im Spannkolben durch verkleinerte Kanäle im Verschlusselemente nachlässt. Das Verschlusselement oder der Volumenreduzierer wirkt unmittelbar auf den Spannkolben und deckt die Entlüftungsöffnung ab. Dadurch entfällt ein zusätzliches Bauteil in Form einer Kappe, die als Drosseleinrichtung wirkt.
• Erfindungsgemäß wird daher ein Kettenspanner mit einer Entlüftungsvorrichtung angegeben, der ein Gehäuse mit einer Bohrung, einen in der Bohrung aufgenommenen Spannkolben mit einem Hohlraum, wobei der Spannkolben an der dem Gehäuse gegenüberliegenden Seite eine Entlüftungsöffnung aufweist, und ein im Hohlraum aufgenommenes Verschlusselement umfasst, das die Entlüftungsöffnung überdeckt. Dabei weist der Spannkolben wenigstens einen Kanal auf, der eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Entlüftungsöffnung bereitstellt.
• Überraschender Weise führt die Erfindung aber auch zu einer zusätzlichen Kostenersparnis im Herstellungsprozess, da nun durch die robusteren Kanäle im Spannkolben weniger auf eine Verformung des Verschlusselements im Hohlraum Rücksicht genommen werden muss. In der Folge kann das Material für das Verschlusselement im Vergleich zum Material eines Verschlusselements für einen herkömmlichen Kettenspanner kostengünstiger gewählt werden, wodurch sich die durch den gegebenenfalls größeren Produktionsaufwand erhöhten Kosten zumindest teilweise aufheben.
• Vorteilhafterweise erstreckt sich der Kanal spiralförmig zur Entlüftungsöffnung. Dadurch kann die gewünschte Drosselwirkung erreicht werden. In einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Kanal bezüglich der Entlüftungsöffnung, bevorzugt geradlinig, in radialer Richtung. Gegenüber einem spiralförmigen, gewundenen oder schrägen Verlauf der Kanäle ermöglicht insbesondere die geradlinige radiale Ausführung bei zugleich einfacher Herstellung eine einfache Einstellung der Entlüftungs- und Beölungsfunktionalität. Dabei überdeckt bevorzugt das Verschlusselement die Kanäle zumindest teilweise. Der Fließwiderstand für die Hydraulikflüssigkeit durch die Kanäle ist hoch. Im Gegenzug dazu kann jedoch Luft die Kanäle vergleichsweise einfach passieren, so dass wirksam Luft aus dem Hohlraum entlassen und die Hydraulikflüssigkeit zugleich bei definiert einstellbarer Leckage im Hohlraum gehalten ist.
• In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Spannkolben eine Anzahl von drehsymmetrisch um die Entlüftungsöffnung angeordneten Kanälen auf. Durch die drehsymmetrische Anordnung der Entlüftungskanäle wird die Entlüftungs- oder Beölungswirkung über den Querschnitt des Spannkolbens vergleichmäßigt. Durch die gleichmäßige Belastung wird auch die Lebensdauer des Spannkolbens gesteigert.
• In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist der Spannkolben einen Zwischenraum zwischen dem Verschlusselement und der Entlüftungsöffnung auf, wobei der wenigstens eine radiale Kanal vom Hohlraum kommend in den Zwischenraum mündet. Ist das Verschlusselement beispielsweise zum Zwischenraum hin halbkugelförmig ausgebildet, so kann es in einen insbesondere kreisförmig eingesenkten Zwischenraum eintauchen. Damit dichten die Kanten des Zwischenraums, an denen das Verschlusselement anliegt, den Hohlraum am Spannkolben ab. Außer den definierten Kanälen sind keine weiteren Leckagen vorhanden. Für das Verschlusselement kann hierzu ein Material gewählt werden, dass diese abdichtende Wirkung besonders effektiv umsetzt.
• In einer weiteren Ausbildung der Erfindung stützt sich der Spannkolben über eine Feder am Gehäuse ab. Die Feder sollte genügend Anpresskraft liefern, um eine vom Kettenspanner zu spannende Kette mit einer Mindestkraft vorgespannt spielfrei zu halten.
• In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist das Verschlusselement mit einem Kopf und einem Schaft ausgebildet, wobei der Kopf die Entlüftungsöffnung und insbesondere die Kanäle zumindest teilweise überdeckt, und wobei der Schaft in die Feder eintaucht. Der Kopf stützt sich dabei gegen die Feder ab, die ihn gegen die geschlossene Seite des Spannkolbens drückt. Dadurch dass der Schaft in der Feder aufgenommen ist, kann das Verschlusselement auf der Feder in einer bestimmten Position fixiert werden, wodurch die Montage selbst vereinfacht und weniger fehleranfällig wird.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Schaft ausgehöhlt. Auf diese Weise kann bei der Herstellung des Verschlusselements Material gespart werden.
• In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist der Kettenspanner eine Zufuhröffnung auf einer dem Spannkolben gegenüberliegenden Seite des Gehäuses auf. Die Zufuhröffnung erlaubt es, beispielsweise bei laufendem Motor, den Hohlraum des Kettenspanners von der in Verbrennungsmotoren üblichen Öldruck-Umlaufschmierung mit Hydraulikflüssigkeit zu füllen.
• In einer bevorzugten Ausführung ist die Zufuhröffnung gegen den Hohlraum mit einem Rückschlagventil abgeschlossen. Das Rückschlagventil lässt den Fluss von Hydraulikflüssigkeit beispielsweise von einer Öldruck-Umlaufschmierung nur in den Hohlraum hinein zu. Bei Druck auf den Spannkolben verschließt das Rückschlagventil.
• Die Erfindung gibt auch ein Verfahren zum Herstellen eines Spannkolbens für einen hydraulischen Kettenspanner an. Das Verfahren umfasst die Schritte Bereitstellen oder Herstellen eines einseitig geschlossenen Kolbens mit Hohlraum, Einbringen einer Entlüftungsöffnung in die geschlossenen Seite und Einbringen wenigstens eines Kanals auf der Innenseite der geschlossenen Seite des Kolbens, so dass sich der Spannkolben ergibt. Der oder jeder Kanal kann bevorzugt eingepresst oder eingeprägt werden.
• Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
• 1 eine Schnittdarstellung eines Kettenspanners;
• 2a eine perspektivische Ansicht eines Spannkolbens mit kreuzförmigen Kanälen;
• 2b eine perspektivische Ansicht eines Spannkolbens mit einem spiralförmigen Kanal; und
• 3 eine perspektivische Ansicht eines Verschlusselements mit einem Schaft zum Abdecken einer Entlüftungsöffnung.
• Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
• 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Kettenspanners 2. Der Kettenspanner 2 besteht aus einem Gehäuse 4 und einem Spannkolben 6, der in einer Bohrung 8 des Gehäuses 4 aufgenommen ist. Der Spannkolben 6 ist ausgehöhlt und weist an seinem dem Gehäuse 4 gegenüber liegenden Ende 10 eine Entlüftungsbohrung 12 auf.
• Die Entlüftungsbohrung 12 ist von einem Verschlusselement 14 verdeckt. Das Verschlusselement 14 weist einen Kopf 15 auf, an den sich in Richtung des Gehäuses 4 ein Schaft 16 anschließen kann. Der Schaft 16 ist in einer Feder 18 aufgenommen, über die der Spannkolben 6 in der Bohrung 8 des Gehäuses 4 abgestützt ist. Dazu wirkt die Feder 18 mit ihrem oberen Ende gegen den Kopf 15 des Verschlusselements 14.
• Durch die Bohrung 8 und den Innenraum des Spannkolbens 6 ist ein Hohlraum 20 definiert, in dem eine Hydraulikflüssigkeit aufgenommen werden kann. Die Hydraulikflüssigkeit kann dem Hohlraum 20 über eine Zufuhröffnung 22 im Gehäuse 4 zugeführt werden. Die Zuführöffnung 22 ist mit einem Rückschlagventil 24 gegen den Hohlraum 20 abgeschlossen. Das Rückschlagventil 24 ermöglicht den Zufluss von Hydraulikflüssigkeit in den Hohlraum 20, verhindert aber den Abfluss von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hohlraum 20.
• Mit dem Kettenspanner 2 kann beispielsweise die Steuerkette eines Nockenwellenantriebes gespannt werden. Wie bereits erwähnt, muss die Steuerkette leicht gespannt sein. Dazu wird das Gehäuse 4 in einem nicht gezeigten Verbrennungsmotor ortsfest angeordnet, beispielsweise durch Einschrauben oder durch Einsetzen, und der Spannkolben 6 des Kettenspanners 2 unter die zu spannende Steuerkette gelegt. Die Steuerkette wird gespannt, indem der Spannkolben 6 mittels einer Schiene gegen die Steuerkette wirkt.
• Wird der Spannkolben 6 in die Bohrung 8 hinein gedrückt, so wird beispielsweise Öl durch die Entlüftungsbohrung 12 aus dem Hohlraum 20 gedrückt. Das Verschlusselement 14 überdeckt die Entlüftungsbohrung 12. An der Innenseite der geschlossenen Seite des Spannkolbens 6 sind Kanäle 28 (in 1 nicht sichtbar) vorgesehen, die vom Hohlraum 20 in einen Zwischenraum 26 führen, an den sich die Entlüftungsöffnung 12 anschließt.
• Die Kanäle werden nachstehend anhand der 2a und 2b näher erläutert. In den 2a und 2b werden zu 1 gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben.
• Der Spannkolben 6 weist an seiner Innenseite die Kanäle 28 auf. Diese sind entsprechend 2a um die zentrale Entlüftungsöffnung 12 drehsymmetrisch und von der Entlüftungsöffnung 12 aus gesehen in radialer Richtung angeordnet. Beispielhaft sind vier Kanäle 28 eingezeichnet. Durch die drehsymmetrische Anordnung der Entlüftungskanäle 28 wird die Entlüftung und eine definierte Beölung durch die Entlüftungsöffnung 12 vergleichmäßigt. Gemäß 2b ist an der Innenseite des Spannkolbens 6 als Drosseleinrichtung ein spiralförmiger Kanal 28 eingebracht.
• Wird das Verschlusselement 14, wie in 1 angedeutet, leicht halbkugelförmig ausgebildet und an die Innenseite 30 des Spannkolbens 6 mit den Entlüftungskanälen 28 gedrückt, so dichtet das Verschlusselement 14 die Entlüftungsöffnung 12 – bis auf die durchgehenden Kanäle 28 – gegen den Hohlraum 20 an einer umlaufenden Kante 32 des eingesenkten Zwischenraums 26. Dadurch wird eine definierte Entlüftungs- oder Beölungswirkung bewirkt.
• In 3 ist das Verschlusselement 14 mit dem Kopf 15 und dem sich anschließenden Schaft 16 gezeigt. In 3 werden zu den 1 und 2 gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben.
• Wie in 3 gezeigt erstreckt sich durch den Kopf 15 in den Schaft 16 hinein eine Ausnehmung 34. Dadurch wird weniger Material zur Herstellung des Verschlusselements 14 benötigt.
• Die Kanäle 12 können beispielsweise mit einem Fließpressstempel in den Spannkolben 6 eingepresst werden.
• Bezugszeichenliste

2

Kettenspanner

4

Gehäuse

6

Spannkolben

8

Bohrung

10

Ende des Spannkolbens

12

Entlüftungsöffnung

14

Verschlusselement

15

Kopf

16

Schaft

18

Feder

20

Hohlraum

22

Zufuhröffnung

24

Rückschlagventil

26

Zwischenraum

28

Entlüftungskanäle

30

Innenseite des Spannkolbens

32

Kante

34

Ausnehmung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 202007007690 U1 [0004, 0005]
• DE 10327024 A1 [0004, 0005]

Claims (11)

1. Kettenspanner (2) umfassend ein Gehäuse (4) mit einer Bohrung (8), einen in der Bohrung (8) aufgenommenen Spannkolben (6) mit einem Hohlraum (20), wobei der Spannkolben (6) an der dem Gehäuse (4) gegenüberliegenden Seite (30) eine Entlüftungsöffnung (12) aufweist, und ein im Hohlraum (20) aufgenommenes Verschlusselement (14), das die Entlüftungsöffnung (12) überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkolben (6) wenigstens einen Kanal (28) aufweist, der eine Verbindung zwischen dem Hohlraum (20) und der Entlüftungsöffnung (12) bereitstellt.
2. Kettenspanner (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (28) spiralförmig zur Entlüftungsöffnung (12) erstreckt.
3. Kettenspanner (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (28) bezüglich der Entlüftungsöffnung (12) in radialer Richtung erstreckt.
4. Kettenspanner (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl sich jeweils radial von der Entlüftungsöffnung (12) erstreckenden Kanäle (28) umfasst sind, die drehsymmetrisch um die Entlüftungsöffnung (12) angeordnet sind.
5. Kettenspanner (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum (26) zwischen dem Verschlusselement (14) und der Entlüftungsöffnung (12) vorgesehen ist, in den der Kanal (28) mündet.
6. Kettenspanner (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spannkolben (6) Ober eine Feder (18) am Gehäuse (4) abstützt.
7. Kettenspanner (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (14) einen Kopf (15) und einen Schaft (16) umfasst, wobei der Schaft (16) in die Feder (18) eintaucht, und wobei sich der Kopf (15) gegen die Feder (18) abstützt.
8. Kettenspanner (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (16) ausgehöhlt ist.
9. Kettenspanner (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Spannkolben (6) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (4) eine Zufuhröffnung (22) vorgesehen ist.
10. Kettenspanner (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhröffnung (22) mit einem Rückschlagventil (24) gegenüber der Bohrung (8) abgeschlossen ist.
11. Verfahren zum Herstellen eines Spannkolbens (6) für einen Kettenspanner (2), umfassend die Schritte: – Bereitstellen/Herstellen eines einseitig geschlossenen Kolbens mit Hohlraum, – Einbringen einer Entlüftungsöffnung in die geschlossene Seite, und – Einbringen wenigstens eines Kanals (28) auf der Innenseite der geschlossenen Seite (30) des Kolbens, so dass sich der Spannkolben (6) ergibt.

Images