-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Kettenspannvorrichtung für das Spannen einer Kette sowie die Verwendung einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung für das Spannen einer Steuerkette eines Steuertriebes eines Verbrennungsmotors.
-
Hydraulische Kettenspannvorrichtungen für das Spannen einer Kette sind grundsätzlich bekannt. Sie werden z. B. eingesetzt für das Spannen von Steuerketten eines Steuertriebes eines Verbrennungsmotors wie es in 4 dargestellt ist. Dabei wird über diese Steuerkette hauptsächlich die Ventilsteuerung eines Nockentriebes gesteuert und angetrieben. Es können auch verschiedene weitere Aggregate, wie z. B. die Kraftstoff-Einspritzpumpe und/oder die Ausgleichswelle einer Brennkraftmaschine mit angetrieben werden. Dieser Steuertrieb wird durch diverse motorspezifische Schwingungen beaufschlagt, welche zu dynamischen Anregungen bzw. unterschiedlichen und wechselnden bzw. dynamischen Belastungen im Steuertrieb führen. Um diesen dynamischen Lastsituationen Rechnung zu tragen, ist es notwendig, dass die Kette durch eine Spannvorrichtung gespannt gehalten wird, um zum einen die dynamischen Kettenkräfte größer als Null zu halten, da ansonsten Dynamik- und Verschleißprobleme entstehenden, und zum anderen die Kräfte im Steuertrieb, insbesondere in der Steuerkette begrenzen zu können. Bei bekannten Steuertrieben wird hierfür eine hydraulische Kettenspannvorrichtung verwendet, die über eine Kombination aus einem Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum und einem in dem Gehäuseinnenraum aufgenommenen üblicherweise zusätzlich mit einem Spannelement vorgespannten Kolben ausgebildet ist. Dieses Spannelement sorgt hauptsächlich für eine Mindestkraft bei noch nicht anliegendem Motoröldruck z. B. bei einem Motorstart. Darüber hinaus ist üblicherweise über ein Rückschlagventil eine Möglichkeit gegeben, dass Hydraulikflüssigkeit, zumeist unter Motoröldruck beaufschlagt, in den Gehäuseraum einströmen kann, wenn sich der Kolben abschnittsweise aus dem Gehäuseinnenraum hinausbewegt. Diese Volumenvergrößerung wird durch ein Nachpumpen von Hydraulikflüssigkeit durch das Rückschlagventil ausgeglichen. Bei der entgegengesetzten Bewegung des Kolbens kann das Hydrauliköl nicht mehr über das Rückschlagventil ausströmen, sondern muss über einen definierten Leckagespalt zwischen dem aufgenommenen Kolben und dem Gehäuseinnenraum austreten. Dieser Leckagespalt definiert damit über seine Spaltbreite eindeutig die Dämpfungsgeschwindigkeit, also die Rückführgeschwindigkeit, des Kolbens innerhalb des Gehäuseinnenraums und mit dem damit verbundenen Druckaufbau in der Hochdruckkammer für eine entsprechende Kettenkraft.
-
Nachteilhaft bei bekannten hydraulischen Kettenspannvorrichtungen ist es, dass eine hohe Temperaturspanne zwischen der Raumtemperatur und der auftretenden Betriebstemperatur vorhanden ist. Dies führt dazu, dass die Viskosität des Öls, also der hydraulischen Flüssigkeit, sich durch die Temperaturunterschiede ebenfalls stark unterscheidet. Aufgrund der Tatsache, dass bei erhöhter Temperatur die Hydraulikflüssigkeit dünnflüssiger ist, kann dementsprechend durch den Leckagespalt eine höhere Menge von Hydraulikflüssigkeit gefördert werden, sofern die Betriebstemperatur erreicht ist. Dies führt zu einer unerwünschten starken Veränderung der Dämpfung und damit der dynamischen Belastung in Abhängigkeit von der Temperatur. Um dies zu kompensieren, ist eine kompromissbehaftete Auslegung der gesamten Kettenspannvorrichtung notwendig, wodurch in einigen Betriebsbereichen eine deutlich höhere Kettenspannung und dementsprechend eine höhere Reibung sowie eine höhere Bauteilbelastung mit entsprechend höheren Verschleißraten erzielt wird. Diese höhere Reibung beim Betrieb der Kette selbst führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Kettenspannvorrichtung für das Spannen einer Kette sowie die Verwendung einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche in kostengünstiger und einfacher Weise eine Reduktion, vorzugsweise bis hin zur Kompensation, der Abhängigkeit des Dämpfungsverhaltens von der Temperatur ermöglicht.
-
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Kettenspannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die Verwendung einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verwendung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
-
Eine erfindungsgemäße hydraulische Kettenspannvorrichtung dient dem Spannen einer Kette. Eine solche hydraulische Kettenspannvorrichtung weist ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum, einen in dem Gehäuseinnenraum mit einem definierten Leckagespalt aufgenommen (zum Beispiel zusätzlich mit einem Spannelement vorgespannten) Kolben und ein Rückschlagventil auf, durch welches Hydraulikflüssigkeit in den Gehäuseinnenraum einströmen kann. Des Weiteren ist wenigstens ein Spannelement für das Spannen der Kette vorgesehen. Eine erfindungsgemäße hydraulische Kettenspannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kolben aus einem ersten Material und das Gehäuse aus einem zweiten Material ausgebildet sind. Das erste Material weist dabei einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das zweite Material auf.
-
In erfindungsgemäßer Weise ist die hydraulische Kettenspannvorrichtung insbesondere für das Spannen einer Steuerkette eines Steuertriebes eines Verbrennungsmotors bzw. einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Sie dient dazu, die Kettenspannung aufrechtzuhalten und zu begrenzen, auch wenn der Einsatz zu unterschiedlichen Betriebspunkten, insbesondere zu unterschiedlichen Betriebstemperaturen stattfindet. Um sicherzustellen, dass eine definierte Dämpfung bei dynamischen Belastungssituationen zur Verfügung gestellt wird, ist ein Gehäuseinnenraum vorgesehen, in welchen durch das Rückschlagventil Hydraulikflüssigkeit einströmen kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Kolben bei entsprechender Dynamik in Richtung der Krafteinwirkung des Spannelements etwas aus dem Gehäuseinnenraum herausgedrückt wird, so dass das Volumen des Gehäuseinnenraums sich vergrößert. Den Volumenausgleich erzielt das Rückschlagventil mit seiner Öffnungsrichtung in den Gehäuseinnenraum hinein, so dass in beschriebener Weise die Hydraulikflüssigkeit in den Gehäuseinnenraum einströmen kann.
-
Liegt eine dynamische Belastungssituation vor, in welcher sich die Kette im Leertrum verkürzt, so kann über die dortige Führungsschiene (die sogenannte Spannschiene) der Kolben wieder in dem Gehäuseinnenraum in seine eingefahrene Position zurückgedrückt werden. Damit wird die Hydraulikflüssigkeit im Gehäuseinnenraum entsprechend der Krafteinwirkung der Führungsschiene belastet und unter Druck gesetzt. Das Rückschlagventil sperrt jedoch in die Ausströmrichtung der Hydraulikzuführung, so dass durch das Rückschlagventil keine Hydraulikflüssigkeit den Gehäuseinnenraum verlassen kann. Hierfür ist der beschriebene definierte Leckagespalt zwischen dem Kolben und dem Gehäuseinnenraum vorgesehen, also insbesondere ein Leckagespalt, welcher durch einen Abschnitt der Außenfläche des Kolbens und einen Abschnitt der Innenfläche des Gehäuseinnenraums begrenzt wird. Durch diesen Leckagespalt kann die Hydraulikflüssigkeit austreten und wieder zurück in die Umgebung der hydraulischen Kettenspannvorrichtung gelangen.
-
Steigt bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung im Betrieb die Temperatur bis auf die Betriebstemperatur an, so führt dies, wie auch bei bekannten hydraulischen Kettenspannvorrichtungen, dazu, dass die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit sinkt. In erfindungsgemäßer Weise ist jedoch ein automatischer Temperaturausgleich für diese Reduktion der Viskosität bezüglich der Dämpfungseigenschaften vorgesehen. Dieser wird durch die unterschiedlichen Materialien des Kolbens und des Gehäuses zur Verfügung gestellt. Aufgrund der Tatsache, dass das erste Material einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das zweite Material aufweist, wird sich der Kolben aus diesem ersten Material bei Temperaturerhöhung stärker ausdehnen, als das Gehäuse aus dem zweiten Material. Bezogen auf die relevanten geometrischen Abmessungen führt dies dazu, dass der Außendurchmesser des Kolbens durch Temperaturerhöhung stärker zunimmt, als der Innendurchmesser des Gehäuseinnenraums. Dadurch, dass die Spaltbreite des Leckagespaltes durch die Differenz des Innendurchmessers des Gehäuseinnenraums und des Außendurchmessers des Kolbens definiert ist, wird durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung nunmehr automatisch eine Reduktion dieser Spaltbreite des Leckagespaltes bei Temperaturerhöhung erfolgen. Ein reduzierter Leckagespalt stellt dementsprechend einen reduzierten freien Durchflussquerschnitt für das Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung.
-
Mit anderen Worten wird die Reduktion der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit, welche zu einem erleichternden Ausströmen aus dem Gehäuseinnenraum durch den Leckagespalt führt, durch die Reduktion der Spaltbreite des Leckagespaltes ausgeglichen, welche zu einem erschwerten Ausströmen aus dem Gehäuseinnenraum durch den Leckagespalt führt. Die Reduktion der Spaltbreite des Leckagespaltes führt also zu einem erhöhten Strömungswiderstand, welcher vorzugsweise im Bereich der Reduktion des Strömungswiderstands basierend auf der Reduktion der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit beruht. Vorzugsweise erfolgt hiermit ein vollständiger Ausgleich, so dass durch geometrische Veränderung des Leckagespaltes die physikalische Veränderung der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ausgeglichen wird.
-
Durch eine erfindungsgemäße Ausbildung der hydraulischen Kettenspannvorrichtung wird also ein automatischer Ausgleich vorgesehen, welcher sicherstellt, dass auch in dynamischen Verhaltenssituationen hinsichtlich der Belastung dieser Kettenspannvorrichtung eine vorhersagbare und im Wesentlichen von der Betriebstemperatur unabhängige Situation hinsichtlich der Dämpfungseigenschaft zur Verfügung gestellt wird.
-
Durch diese Reduktion der Abhängigkeit von der Betriebstemperatur kann die Kompromissnotwendigkeit für die Auslegung der Kettenspannvorrichtung reduziert werden. Es kann damit besser für alle auftretenden Betriebsbedingungen, insbesondere mit geringerer Sicherheit ausgelegt werden. Dies führt wiederum zu einer insgesamt reduzierten mittleren Grundspannung der Kette, welche dementsprechend mit geringeren Reibverlusten betrieben werden kann. Eine geringere Reibung einer solchen Kette, insbesondere bei einer Steuerkette eines Steuertriebes eines Verbrennungsmotors führt dementsprechend auch zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch dieses Verbrennungsmotors.
-
Als Gehäuse im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der Abschnitt definiert, welcher den Kolben umgibt. Selbstverständlich kann das Gehäuse mehrere zusätzliche Abschnitte, welche insbesondere unabhängig vom Gehäuseinnenraum und dem zugehörigen Kolben ausgebildet sind, aufweisen. Dementsprechend befindet sich die Ausbildung des Gehäuses aus dem zweiten Material auch insbesondere bezogen auf diesen Abschnitt um den Kolben. Andere, davon beabstandete Abschnitte des Gehäuses können selbstverständlich auch aus anderen Materialien ausgebildet sein.
-
Vorteilhaft ist es, wenn bei einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung das erste Material des Kolbens Aluminium oder eine Aluminium-Legierung und das zweite Material des Gehäuses Stahl ist. Stahl ist dabei ebenfalls eine Legierung, welche insbesondere Eisenkomponenten aufweist. Die Kombination aus Aluminium und Stahl ist eine besonders vorteilhafte Ausbildung hinsichtlich der Korrelation der beiden Ausdehnungskoeffizienten zueinander. Darüber hinaus bieten Aluminium bzw. Aluminium-Legierungen sowie Stahl ausreichende mechanische Stabilitätseigenschaften, um die gewünschten mechanischen Kräfte, insbesondere die Zugspannungen beim Spannen der Kette aufnehmen zu können. Damit kann in Korrelation eine besonders kostengünstige und gleichzeitig mechanisch stabile Lösung für eine erfindungsgemäße hydraulische Kettenspannvorrichtung zur Verfügung gestellt werden.
-
Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn bei einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Kolben auf seiner den Leckagespalt begrenzenden Außenfläche und/oder das Gehäuse auf seiner den Leckagespalt begrenzenden Innenfläche eine verschleißreduzierende Beschichtung aufweist. Eine verschleißreduzierende Beschichtung wirkt dahingehend, dass die kontaktierende Fläche vor Verschließ geschützt wird. Auch die mit der verschleißreduzierenden Beschichtung beschichtete Fläche wird durch diese Beschichtung vor Verschleiß geschützt. Die Beschichtung selbst kann verschleißarm ausgebildet sein, so dass ihre Oberfläche ebenfalls, insbesondere hinsichtlich Materialverschleiß, geschützt ist. Bevorzugt ist eine Beschichtung, welche den Materialabrieb zwischen den einzelnen Schichten bzw. den einzelnen Bauteilen reduziert, so dass die Nutzungsdauer bzw. die Standfestigkeit einer derart ausgebildeten hydraulischen Kettenspannvorrichtung verbessert wird. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass bei geeigneter Beschichtungsauswahl auch ein Reibungsvorteil zwischen dem Kolben und dem Gehäuseinnenraum entsteht. Das verringert die Hysterese beim Ein- und ausfahren des Kolbens und wirkt sich damit günstig auf eine optimale Abstimmung des Spannelements aus.
-
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung das Spannelement als Federelement, insbesondere als Spiralfeder, ausgebildet ist. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform des Spannelements. Auch erzeugt eine solche Ausführungsform einen besonders geringen Platzbedarf, so dass der Bauraum einer derart ausgebildeten hydraulischen Kettenspannvorrichtung minimiert werden kann. Auch die Vorabdefinition der einzustellenden Kraft des Spannelements kann durch ein Federelement durch die entsprechende Federkennlinie exakt vorgegeben werden.
-
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung der Leckagespalt bei Raumtemperatur eine Spaltbreite im Bereich zwischen ca. 20 μm und ca. 120 μm, vorzugsweise im Bereich um ca. 60 μm aufweist. Diese Spaltbreiten sind ausreichend, um in erfindungsgemäßer Weise den Leckagespalt zur Verfügung zu stellen. Größere Spaltbreiten würden ein zu geringes Dämpfungsverhalten beim Einsatz der hydraulischen Kettenspannvorrichtung erzeugen. Wird die Spaltbreite zu gering gewählt, so führt dies zu deutlich geringeren Spaltbreiten, welche möglicherweise ebenfalls nicht ausreichende Dämpfungseigenschaften zur Verfügung stellen. Aufgrund der Tatsache, dass sich der Außendurchmesser des Kolbens in der Betriebstemperatur stärker vergrößert als dies beim Innendurchmesser des Gehäuseinnenraums der Fall ist, würden zu geringe Spaltbreiten bei Raumtemperatur möglicherweise zu einem Presssitz in der Betriebstemperatur führen, und damit eine Leckageöffnung in Form des definierten Leckagespaltes wieder verschließen.
-
Erfindungsgemäß kann es weiter von Vorteil sein, wenn bei der hydraulischen Kettenspannvorrichtung der Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten Materials des Kolbens und des zweiten Materials des Gehäuses derart ausgebildet ist, dass der Leckagespalt bei Betriebstemperatur eine Spaltbreite aufweist, welche um mehr als ca. 10% geringer, vorzugsweise um mehr als ca. 15% geringer, besonders bevorzugt um mehr als ca. 20% geringer, als die Spaltbreite des Leckagespaltes bei Raumtemperatur ist. Die Betriebstemperatur liegt dabei vorzugsweise über 90° Celsius. Unter Raumtemperatur ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Temperatur im Bereich von 20° Celsius, insbesondere zwischen 20° Celsius und 25° Celsius zu verstehen. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten sind dementsprechend auf die gewünschte Reduktion der Spaltbreite des Leckagespaltes angepasst. Der Unterschied in der Wärmeausdehnungsmöglichkeit der beiden Materialien führt dementsprechend zu einer definierten Reduktion der Spaltbreite des Leckagespaltes, so dass diese definierte Reduktion der Spaltbreite an die berechenbare Reduktion der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit anpassbar ist.
-
Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung das Rückschlagventil als Kugelventil ausgebildet ist. Auch hierbei handelt es sich um eine besonders kostengünstige und einfache Ausführungsmöglichkeit des Rückschlagventils. Die Sperrrichtung ist dabei aus dem Gehäuseinnenraum hinaus gerichtet, während das Kugelventil in den Gehäuseinnenraum des Gehäuses hinein öffnen kann.
-
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für das Spannen einer Steuerkette eines Steuertriebes eines Verbrennungsmotors. Dementsprechend bringt eine erfindungsgemäße Verwendung einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine hydraulische Kettenspannvorrichtung erläutert worden sind. Die Verbindung bzw. die Verwendung einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung in dieser Weise führt insbesondere durch die reduzierte Kettenspannung zu reduzierter Reibung beim Betrieb der Steuerkette des Steuertriebes und damit zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors.
-
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten „links”, „rechts”, „oben” und „unten” beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen schematisch:
-
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung,
-
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung bei Raumtemperatur,
-
3 die Ausführungsform der 2 bei Betriebstemperatur und
-
4 eine Ausführungsform eines Kettentriebs mit den dazu gehörenden wesentlichen Komponenten.
-
In 4 ist schematisch ein Kettentrieb 100 einer Brennkraftmaschine dargestellt, aus welchem die wesentlichen Bauteile eines solchen ersichtlich werden. Bei dieser Ausführungsform wird das Nockenwellenrad 110 von dem Kurbelwellenrad 120 über eine Kette 130 angetrieben. Den antreibenden Abschnitt der Kette 130 zwischen dem Kurbelwellenrad 120 und dem Nockenwellenrad 110 (hier unten dargestellt) bezeichnet man üblicherweise als Zugtrum, den Abschnitt der Kette 130 auf der gegenüber liegenden Seite (hier oben dargestellt) als Leertrum. Um störende Schwingungen der Kette 130 zu unterbinden, wird diese so weit wie möglich über Führungsschienen 140 geleitet und damit geführt. Zum Ausgleich der Längenänderungen bei Verschleiß und Temperaturänderung ist üblicherweise die Führungsschiene 140 im Leertrum als sogenannte Spannschiene 142 ausgebildet, an der die erfindungsgemäß beschriebene Ausführung einer hydraulischen Kettenspannvorrichtung 10 über die Abstützung der frei gelagerten Seite der Spannschiene 142 die beschriebene Aufgabe des Spannens der Kette 130 übernimmt.
-
In 1 ist schematisch ein Querschnitt dargestellt, in welchem eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kettenspannvorrichtung 10 dargestellt ist, wie sie zum Beispiel in der Ausführungsform der 4 zum Einsatz kommt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Gehäuse 20 mit einem Gehäuseinnenraum 22 vorgesehen. In dem Gehäuseinnenraum 22 ist ein Kolben 40 eingeschoben. Dabei ist der Gehäuseinnenraum 22 mit einem im Wesentlichen Hohlzylinderquerschnitt versehen, in welchen der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Kolben 40 eingeschoben ist.
-
Im Kolbeninnenraum 42 des Kolbens 40 ist ein Spannelement 60 in Form einer Spiralfeder angeordnet. Am linken Ende sieht man eine Öffnung des Gehäuseinnenraums 22, in welchem ein Rückschlagventil 50 angeordnet ist. Dieses Rückschlagventil 50 ist als Kugelventil ausgebildet. Links davon sind in dem Sackloch zwei mündende Bohrungen zu erkennen, über welche Hydraulikflüssigkeit zum Rückschlagventil 50 und durch dieses Rückschlagventil 50 hindurch in den Gehäuseinnenraum 22 gelangen kann.
-
Kommt es zu einer Einsatzsituation mit einer gelängten Kette im Leertrum, wird durch die hydraulische Kettenspannvorrichtung 10 diese Verlängerung derart nachgespannt, dass mit der Federkraft des Spannelements 60 der Kolben 40 in dem Gehäuseinnenraum 22 nach rechts bewegt werden kann. Durch dieses stückweise Herausziehen vergrößert sich das Volumen des Gehäuseinnenraums 22, wodurch automatisch Hydraulikflüssigkeit durch das Rückschlagventil 50 in den Gehäuseinnenraum 22 nachströmt. Dabei kann eine unter Motoröldruck nachströmende Hydraulikflüssigkeit eine die Federkraft unterstützende zusätzliche Kraft auf den Kolben ausüben.
-
Aufgrund einer dynamischen Belastungssituation kann es dazu kommen, dass sich die Kette im Leertrum wieder verkürzt. Über die daraus resultierende Bewegung der Spannschiene 142 wird der Kolben 40 wieder nach links in den Gehäuseinnenraum 22 hineingedrückt. Dabei reduziert sich das Volumen des Gehäuseinnenraums 22. Da das Rückschlagventil 50 in einer Auslassrichtung jedoch gegen ein Ausströmen von Hydraulikflüssigkeit sperrt, muss die Hydraulikflüssigkeit über einen definierten Leckagespalt 30, welcher zwischen dem Kolben 40 und dem Gehäuse 20 ausgebildet ist, ausströmen. Die Spaltbreite B dieses Leckagespaltes 30 definiert dabei die Strömungsgeschwindigkeit und stellt damit die Dämpfungskapazität bei dieser Bewegungsrichtung ein.
-
Anhand der Ausführungsformen der hydraulischen Kettenspannvorrichtung 10 der 2 und 3 wird gut ersichtlich, dass dieser Leckagespalt 30 temperaturabhängig ist. So zeigt 2 die hydraulische Kettenspannvorrichtung 10 im Zustand bei Raumtemperatur oder einer niedrigen Betriebstemperatur. In 3 ist die hydraulische Kettenspannvorrichtung 10 nach Erreichen der Betriebstemperatur bzw. bei einer hohen Betriebstemperatur gezeigt. Dabei ist in 3 in gestrichelter Weise die Position des Kolbens 40 bei Raumtemperatur bzw. der niedrigen Betriebstemperatur eingezeichnet. Wie gut zu erkennen ist, wird durch Aufheizen auf Betriebstemperatur eine Wärmeausdehnung des Kolbens 40 und auch, aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt, des Gehäuses 20 erfolgen. Die Wärmeausdehnung des Kolbens 40 ist jedoch deutlich stärker als die des Gehäuses 20, so dass sich die Spaltbreite B des Leckagespaltes 30 von 2 zu 3, also von niedriger Betriebstemperatur bzw. Raumtemperatur zu hoher Betriebstemperatur, reduziert. Diese Reduktion führt zu einem verringerten Durchflussquerschnitt, welcher dementsprechend die niedrigere Viskosität der Hydraulikflüssigkeit auf Basis der höheren Betriebstemperatur ausgleicht. In Korrelation der Reduktion der Spaltbreite B und der Reduktion der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit wird insgesamt eine Kompensation dieser beiden Effekte zur Verfügung gestellt, so dass die Dämpfungsgeschwindigkeit beim Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit durch den Leckagespalt 30 im Wesentlichen unabhängig von der Betriebstemperatur gehalten wird.
-
Die 2 und 3 zeigen darüber hinaus eine Ausführungsform der hydraulischen Kettenspannvorrichtung 10, bei welcher eine verschleißreduzierende Beschichtung 70 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist die verschleiß- und reibungsreduzierende Beschichtung 70 auf der Außenfläche 44 des Kolbens 40 vorgesehen. Für Situationen, in welchen ein Kontakt zwischen dem Kolben 40 und dem Gehäuse 20 entsteht, kann die verschleißreduzierende Beschichtung einen Materialverschleiß des Kolbens 40 und/oder des Gehäuses 20 verhindern, sowie die Hystereseschleife beim Ein- und Ausfedern reduzieren.
-
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Hydraulische Kettenspannvorrichtung
- 20
- Gehäuse
- 22
- Gehäuseinnenraum
- 24
- Innenfläche
- 30
- Leckagespalt
- 40
- Kolben
- 42
- Kolbeninnenraum
- 44
- Außenfläche
- 50
- Rückschlagventil
- 60
- Spannelement
- 70
- verschleiß- und reibungsreduzierende Beschichtung
- 100
- Kettentrieb
- 110
- Nockenwellenrad
- 120
- Kurbelwellenrad
- 130
- Kette
- 140
- Führungsschiene
- 142
- Spannschiene
- B
- Spaltbreite
