DE102011088214A1

DE102011088214A1 - Hydraulischer Automatikspanner

Info

Publication number: DE102011088214A1
Application number: DE201110088214
Authority: DE
Inventors: Marco Kowalski; Patrick Ackermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-06-13

Abstract

Vorgeschlagen ist ein hydraulischer Automatikspanner (1) mit einem als Plattenventil ausgebildeten Druckentlastungsventil (15) für den Druckraum (11).

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Automatikspanner. Dieser umfasst:

– ein Spannergehäuse mit einem Gehäuseboden und einem sich davon empor erstreckenden Zylinder,
– einen längsbeweglich im Zylinder gelagerten Kolben, der mit dem Zylinder einen hydraulischen Druckraum begrenzt,
– einen vom Spannergehäuse und vom Zylinder begrenzten hydraulischen Vorratsraum für den Druckraum,
– ein Rückschlagventil, das am Gehäuseboden verläuft und den Vorratsraum mit dem Druckraum verbindet, wobei das Rückschlagventil schließt, wenn der Druck im Druckraum den Druck im Vorratsraum überschreitet,
– und ein Druckentlastungsventil, das in einer dem Druckraum zugewandten Ausnehmung des Kolbens als Baueinheit eingesetzt ist und den Druckraum mit dem Vorratsraum verbindet, wobei das Druckentlastungsventil öffnet, wenn der Druck im Druckraum einen vorgegebenen Grenzdruck überschreitet.

Bei derartigen Automatikspannern handelt es sich typischerweise um Riemenspanner, die den Riemen im Nebenaggregatetrieb einer Brennkraftmaschine mittels einer vom Riemenspanner betätigten Spannrolle vorspannen. Während die Vorspannkraft durch die Kraft einer üblicherweise als Schraubendruckfeder ausgebildeten Spannerfeder zwischen Spannergehäuse und Kolben erzeugt wird, dämpft der Hydraulikteil des Spanners die Schwingungen des Riementriebs mittels sogenannter Leckspaltdämpfung. Bei Einfahrbewegungen des Kolbens in den Zylinder und dementsprechendem Druckanstieg im Druckraum wird ein Teil des darin befindlichen Hydraulikmittels über den kleinen Leckspalt zwischen Kolben und Zylinder zurück in den Vorratsraum gepresst. Der dabei zu überwindende Drosselwiderstand entspricht der Dämpfung des Spanners.
Zur Begrenzung des maximalen Drucks im Druckraum und folglich zur Begrenzung der betrieblichen Maximalspannung des Riemens ist es bekannt, den Kolben hohlzylindrisch und mit einer Ausnehmung seitens des Druckraums auszuführen, in der eine der Druckentlastung dienende Ventileinheit eingesetzt ist. Diese öffnet dann, wenn ein Grenzdruck im Druckraum überschritten wird, so dass sich das Hydraulikmittel über das Druckentlastungsventil in den Vorratsraum entlasten kann und der Druck im Druckraum im wesentlichen auf diesen Grenzdruck beschränkt ist.
Ein hydraulischer Riemenspanner der eingangs genannten Art geht aus der EP 2 101 082 A2 hervor. Dort ist die Ventileinheit als Kugelventil ausgebildet, dessen Ventilkugel von einer Schraubendruckfeder beaufschlagt ist.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Automatikspanner der eingangs genannten Art mit einer dazu alternativen Konstruktion anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung hierfür besteht darin, dass das Druckentlastungsventil als Plattenventil ausgebildet ist und zumindest folgende Bauteile umfasst:

– ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse, das in der Ausnehmung des Kolbens befestigt ist und eine dem Druckraum zugewandte Gehäuseunterseite mit einem Ventilsitz aufweist,
– eine beweglich im Ventilgehäuse angeordnete Ventilplatte, deren eine Stirnseite dichtend am Ventilsitz anschlägt,
– eine oder mehrere Tellerfedern, die zwischen einer dem Druckraum abgewandten Gehäuseoberseite des Ventilgehäuses und der anderen Stirnseite der Ventilplatte eingespannt sind und die Ventilplatte dem Grenzdruck entsprechend kraftbeaufschlagen.

Die bewegten Teile eines derartigen Plattenventils besitzen eine geringe Gesamtmasse, so dass sich das Druckentlastungsventil hochdynamisch, d.h. mit einer hohen Schaltfrequenz betreiben lässt. Die Substitution der Schraubendruckfeder durch Tellerfedern mit vergleichsweise hoher Steifigkeit erlaubt zudem eine besonders kompakte Bauweise der Ventilbefederung und dementsprechend ein axial kurz bauendes Druckentlastungsventil.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Automatikspanners für einen Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine dargestellt ist. Die Erfindung ist dennoch nicht auf Riemenspanner beschränkt, sondern kann in konstruktiv angepasster Form auch bei Automatikspannern in Kettentrieben Verwendung finden. In diesem Fall kann beispielsweise der hydraulische Vorratsraum im Spannergehäuse entfallen, wenn der Kettenspanner – wie üblich – an den Hydraulikmittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Es zeigen:
1 den Spanner in längsgeschnittener Gesamtdarstellung;
2 das Druckentlastungsventil als Baueinheit in vergrößerter Längsschnittdarstellung;
3 die Ventilplatte des Druckentlastungsventil in perspektivischer Einzeldarstellung und
4 das Federauflageteil des Druckentlastungsventils in perspektivischer Einzeldarstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen hydraulischen Automatikspanner 1, der den Riemen eines Nebenaggregate-Riementriebs einer Brennkraftmaschine vorspannt. Der hier mit Balgdichtung ausgeführte Spanner 1 umfasst im wesentlichen die folgenden Komponenten: ein Spannergehäuse 2, ein dazu längsbewegliches Kolbenteil 3, einen die Spannerhydraulik zur Umgebung hin abdichtenden Balg 4 und eine das Kolbenteil 3 und das Spannergehäuse 2 in Richtung Verlängerung des Spanners 1 beaufschlagende Schraubendruckfeder 5. Die äußeren Endabschnitte des Kolbenteils 3 und des Spannergehäuses 2 sind mit Befestigungsaugen 6 und 7 versehen, an denen der Spanner 1 an der Brennkraftmaschine einerseits und an einem (nicht dargestellten) Spannhebel mit Riemenspannrolle andererseits angelenkt ist.
Das Spannergehäuse 2 ist topfartig ausgebildet und mit einem Zylinder 8 versehen, der sich von einem Gehäuseboden 9 ausgehend empor streckt. Das Kolbenteil 3 umfasst einen hohlzylindrischen Kolben 10, der längsbeweglich im Zylinder 8 gelagert ist und mit dem Zylinder 8 einen mit Hydraulikmittel befüllten Druckraum 11 begrenzt. Dieser kommuniziert über ein am Gehäuseboden 9 verlaufendes Rückschlagventil 12 mit einem Vorratsraum 13, der in Form eines etwa halbhoch mit Hydraulikmittel befüllten Ringraums außen vom Spannergehäuse 2 und innen vom Zylinder 8 begrenzt wird. Das Rückschlagventil 12 ist als Kugelventil ausgebildet, wobei die Ventilkugel geschlossen ist, wenn der Hydraulikmitteldruck im Druckraum 11 größer als im Vorratsraum 13 ist. Dies ist dann der Fall, wenn sich der vom Riemen kraftbeaufschlagte Spanner 1 verkürzt, wobei der Kolben 10 in den Zylinder 8 einfährt und ein Teil des dabei komprimierten Hydraulikmittels über den kleinen Führungs- und Leckspalt 14 zwischen Kolben 10 und Zylinder 8 aus dem Druckraum 11 in den Vorratsraum 13 verdrängt wird. Der dabei zu überwindende Drosselwiderstand dämpft die Relativbewegung von Kolben 10 und Zylinder 8 und folglich die Schwingungen im Riementrieb. Die auf die Verkürzung folgende Verlängerung des Spanners 1 bewirkt eine Expansion des Druckraums 11, wobei Hydraulikmittel bei geöffneter Ventilkugel des Rückschlagventils 12 aus dem Vorratsraum 13 in den Druckraum 11 bis zum Druckausgleich nachgesaugt wird.
Um den Druck im Druckraum 11 auf einen oberen Grenzdruck zu beschränken, ist der Druckraum 11 auch über ein Druckentlastungsventil 15 und über die Bohrung 16 im Kolben 10 mit dem Vorratsraum 13 verbunden. Das in einer druckraumseitigen Ausnehmung 17 des Kolbens 10 fest eingesetzte Druckentlastungsventil 15 geht detailliert aus den 2 bis 4 hervor. Es handelt sich um ein Plattenventil, das mit folgenden Bauteilen zu einer vormontierten Baueinheit zusammengesetzt ist: ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse 18, eine darin beweglich angeordnete Ventilplatte 19, ein Tellerfederpaket 20 und ein Federauflageteil 21. Das Druckentlastungsventil 15 öffnet, wenn der Druck im Druckraum 11 den Grenzdruck überschreitet, wobei der Grenzdruck durch die Vorspannung des Tellerfederpakets 20 in Verbindung mit der druckbeaufschlagten Fläche der Stirnseite 22 der geschlossenen Ventilplatte 19 vorgegeben ist.
Das Ventilgehäuse 18 ist aus Blechwerkstoff und hier mittels Tiefziehen umgeformt und am Außenmantel in der Ausnehmung 17 des Kolbens 10 eingepresst. An der dem Druckraum 11 zugewandten Unterseite des Ventilgehäuses 18 ist ein Ventilsitz 23 angeformt, gegen den die eine Stirnseite 22 der dann schließenden Ventilplatte 19 dichtend anschlägt. Das Ventilgehäuse 18 kann alternativ auch durch Fließpressen hergestellt sein.
Die als Blechstanzteil hergestellte Ventilplatte 19 ist am Umfang mit Ausnehmungen 24 für widerstandsarmen Hydraulikmittelfluss an der geöffneten Ventilplatte 19 vorbei versehen.
Als Alternative zu dem zwischen der anderen Stirnseite 25 der Ventilplatte 19 und dem Federauflageteil 21 eingespannten Tellerfederpaket 20 kann auch eine an sich bekannte Schraubentellerfeder vorgesehen sein.
Das als Fließpressteil hergestellte Federauflageteil 21 ist mittels eines Pressverbands und mittels einer radial einwärts gerichteten Anformung 26 der dem Druckraum 11 abgewandten Oberseite des Ventilgehäuses 18 sowohl kraftschlüssig als auch formschlüssig im Ventilgehäuse 18 befestigt. Die Anformung 26 ist durch Verstemmen, alternativ durch Rollieren des Ventilgehäuses 18 hergestellt. Das Federauflageteil 21 ist – wie die Ventilplatte 19 – am Umfang mit Ausnehmungen 27 für den widerstandsarmen Hydraulikmittelfluss durch das geöffnete Druckentlastungsventil 15 versehen. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Federauflageteil 21 auch entfallen und die Tellerfeder bzw. -federn 20 unmittelbar an der Gehäuseoberseite aufliegen.
Bezugszeichenliste

1: Spanner
2: Spannergehäuse
3: Kolbenteil
4: Balg
5: Schraubendruckfeder
6: Befestigungsauge
7: Befestigungsauge
8: Zylinder
9: Gehäuseboden
10: Kolben
11: Druckraum
12: Rückschlagventil
13: Vorratsraum
14: Leckspalt
15: Druckentlastungsventil
16: Bohrung im Kolben
17: Ausnehmung im Kolben
18: Ventilgehäuse
19: Ventilplatte
20: Tellerfederpaket
21: Federauflageteil
22: eine Stirnseite der Ventilplatte
23: Ventilsitz
24: Ausnehmung an der Ventilplatte
25: andere Stirnseite der Ventilplatte
26: Anformung des Ventilgehäuses
27: Ausnehmung am Federauflageteil

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

EP 2101082 A2 [0004]

Claims

Hydraulischer Automatikspanner (1), umfassend – ein Spannergehäuse (2) mit einem Gehäuseboden (9) und einem sich davon empor erstreckenden Zylinder (8), – einen längsbeweglich im Zylinder (8) gelagerten Kolben (10), der mit dem Zylinder (8) einen hydraulischen Druckraum (11) begrenzt, – einen vom Spannergehäuse (2) und vom Zylinder (8) begrenzten hydraulischen Vorratsraum (13) für den Druckraum (11), – ein Rückschlagventil (12), das am Gehäuseboden (9) verläuft und den Vorratsraum (13) mit dem Druckraum (11) verbindet, wobei das Rückschlagventil (12) schließt, wenn der Druck im Druckraum (11) den Druck im Vorratsraum (13) überschreitet, – und ein Druckentlastungsventil (15), das in einer dem Druckraum (11) zugewandten Ausnehmung (17) des Kolbens (10) als Baueinheit eingesetzt ist und den Druckraum (11) mit dem Vorratsraum (13) verbindet, wobei das Druckentlastungsventil (15) öffnet, wenn der Druck im Druckraum (11) einen vorgegebenen Grenzdruck überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckentlastungsventil (15) als Plattenventil ausgebildet ist und zumindest folgende Bauteile umfasst: – ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse (18), das in der Ausnehmung (17) des Kolbens (10) befestigt ist und eine dem Druckraum (11) zugewandte Gehäuseunterseite mit einem Ventilsitz (23) aufweist, – eine beweglich im Ventilgehäuse (18) angeordnete Ventilplatte (19), deren eine Stirnseite (22) dichtend am Ventilsitz (23) anschlägt, – eine oder mehrere Tellerfedern (20), die zwischen einer dem Druckraum (11) abgewandten Gehäuseoberseite des Ventilgehäuses (18) und der anderen Stirnseite (25) der Ventilplatte (19) eingespannt sind und die Ventilplatte (19) dem Grenzdruck entsprechend kraftbeaufschlagen.
Hydraulischer Automatikspanner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (18) an dessen Außenmantel in der Ausnehmung (17) des Kolbens (10) eingepresst ist.
Hydraulischer Automatikspanner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (18) als Fließpress- oder Tiefziehumformteil mit der daran angeformten Gehäuseoberseite und Gehäuseunterseite hergestellt ist.
Hydraulischer Automatikspanner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckentlastungsventil (15) weiterhin ein zwischen den Tellerfedern (20) und der Gehäuseoberseite eingesetztes Federauflageteil (21) umfasst.
Hydraulischer Automatikspanner (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federauflageteil (21) mittels eines Pressverbands und/oder mittels einer radial einwärts gerichteten Anformung (26) der Gehäuseoberseite kraftschlüssig und/oder formschlüssig im Ventilgehäuse (18) befestigt ist.
Hydraulischer Automatikspanner (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federauflageteil (21) am Umfang mit Ausnehmungen (27) versehen ist.
Hydraulischer Automatikspanner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (19) am Umfang mit Ausnehmungen (24) versehen ist.