DE102012223329A1 - Hydraulic automatic tensioner - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen ist ein hydraulischer Automatikspanner, umfassend – ein Spannergehäuse (2) mit einem Zylinder (8), – einen längsbeweglich im Zylinder geführten Kolben (10), der mit dem Zylinder einen hydraulischen Druckraum (11) begrenzt, – einen vom Spannergehäuse und vom Zylinder begrenzten hydraulischen Vorratsraum (13), – ein Rückschlagventil (12), das den Vorratsraum mit dem Druckraum verbindet, wobei das Rückschlagventil schließt, wenn der Druck im Druckraum den Druck im Vorratsraum überschreitet, – und ein Druckentlastungsventil (15), das den Druckraum mit dem Vorratsraum verbindet, wobei das Druckentlastungsventil öffnet, wenn der Druck im Druckraum einen vorgegebenen Grenzdruck überschreitet. Dabei soll der Automatikspanner ein zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung umschaltbares Steuerventil (20) umfassen, das in der geöffneten Stellung den Durchfluss über das Druckentlastungsventil erlaubt und das in der geschlossenen Stellung den Durchfluss über das Druckentlastungsventil verhindert.A hydraulic automatic tensioner is proposed, comprising - a tensioner housing (2) with a cylinder (8), - a piston (10) guided longitudinally in the cylinder, which with the cylinder delimits a hydraulic pressure chamber (11), - one of the tensioner housing and the cylinder limited hydraulic storage space (13), - a check valve (12), which connects the storage space with the pressure space, the check valve closes when the pressure in the pressure space exceeds the pressure in the storage space, - and a pressure relief valve (15) which connects the pressure space with connects to the storage space, the pressure relief valve opening when the pressure in the pressure space exceeds a predetermined limit pressure. The automatic tensioner should include a control valve (20) that can be switched between an open and a closed position, which in the open position allows flow through the pressure relief valve and in the closed position prevents flow through the pressure relief valve.
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 geführten Kolben, der mit dem Zylinder einen hydraulischen Druckraum begrenzt,
- – einen vom Spannergehäuse und vom Zylinder begrenzten hydraulischen Vorratsraum,
- – 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 den Druckraum mit dem Vorratsraum verbindet, wobei das Druckentlastungsventil öffnet, wenn der Druck im Druckraum einen vorgegebenen Grenzdruck überschreitet.
- A tensioner housing having a housing bottom and a cylinder extending therefrom,
- A piston which can be moved longitudinally in the cylinder and which delimits a hydraulic pressure chamber with the cylinder,
- A hydraulic reservoir bounded by the tensioner housing and by the cylinder,
- A non-return valve which runs on the housing bottom and connects the storage space with the pressure chamber, the check valve closing when the pressure in the pressure chamber exceeds the pressure in the storage space,
- - And a pressure relief valve which connects the pressure chamber with the reservoir, wherein the pressure relief valve opens when the pressure in the pressure chamber exceeds a predetermined limit pressure.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Bei derartigen Automatikspannern handelt es sich typischerweise um Riemenspanner, die den Riemen des Nebenaggregatetriebs einer Brennkraftmaschine mittels einer vom Riemenspanner betätigten Spannrolle vorspannen. Während die Vorspannkraft durch die Kraft einer 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 korrespondiert mit der Dämpfung des Spanners.Such automatic tensioners are typically belt tensioners, which bias the belt of the accessory drive of an internal combustion engine by means of a tensioning roller actuated by the belt tensioner. While the biasing force is generated by the force of a tensioner spring between tensioner housing and piston, the hydraulic part of the tensioner damps the vibrations of the belt drive by means of so-called leakage gap damping. Upon retraction movements of the piston into the cylinder and corresponding increase in pressure in the pressure chamber, a portion of the hydraulic fluid therein is pressed back into the storage space via the small leakage gap between the piston and cylinder. The case to be overcome throttle resistance corresponds to the damping of the tensioner.
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 ein der Druckentlastung dienendes Ventil eingesetzt ist. Dieses 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 limitiert ist. Ein hydraulischer Riemenspanner mit limitierten Reaktionskräften infolge einer solchen Druckentlastung geht beispielsweise aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Automatikspanner der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Charakteristik der Druckentlastung anzugeben.Proceeding from this, the present invention seeks to provide a hydraulic automatic tensioner of the type mentioned with an improved characteristic of the pressure relief.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Lösung hierfür besteht darin, dass der Automatikspanner ein zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung umschaltbares Steuerventil umfasst, das in der geöffneten Stellung den Durchfluss über das Druckentlastungsventil erlaubt und das in der geschlossenen Stellung den Durchfluss über das Druckentlastungsventil verhindert. Mit anderen Worten kann die Druckentlastung des erfindungsgemäßen Spanners im Betrieb bedarfsgerecht gesperrt werden, wobei im gesperrten Zustand das Kraft-Weg-Kennfeld dem Kennfeld eines vergleichbaren Spanners ohne Druckentlastung entsprechen würde.The solution to this is that the automatic tensioner comprises a switchable between an open and a closed position control valve, which allows the flow through the pressure relief valve in the open position and prevents the flow through the pressure relief valve in the closed position. In other words, the pressure relief of the tensioner according to the invention can be locked as needed during operation, wherein in the locked state, the force-displacement map would correspond to the map of a comparable tensioner without pressure relief.
Die Einstellbarkeit der Druckentlastung ermöglicht es beispielsweise, dass der Spanner während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine wie ein Spanner ohne Druckentlastung mit hohen Reaktionskräften und dementsprechend hoher Dämpfung betrieben wird. Dies ist insbesondere bei Brennkraftmaschine mit Start-Stopp-Funktion und folglich zahlreichen Wiederstartvorgängen vorteilhaft. The adjustability of the pressure relief allows, for example, that the tensioner is operated during the starting process of the internal combustion engine like a tensioner without pressure relief with high reaction forces and accordingly high damping. This is particularly advantageous in internal combustion engine with start-stop function and consequently numerous restart operations.
Ein weiterer Anwendungsfall kann der Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Startergenerator, kurz RSG sein. In diesem Fall sind beim Startvorgang der Brennkraftmaschine mittels des RSG Zug- und Leertrum des Riementriebs vertauscht, wobei der dann im Zugtrum befindliche Spanner ebenfalls mit hoher Dämpfung, d.h. ohne Druckentlastung betrieben werden soll.Another application may be the belt drive of an internal combustion engine with a starter generator, short RSG. In this case, during the starting process of the internal combustion engine by means of the RSG traction and slack side of the belt drive are reversed, wherein the then located in Zugtrum tensioner also with high damping, i. to be operated without pressure relief.
In einem konstruktiven Grenzfall ist der Kolben nach wie vor längsbeweglich, jedoch mit einem so kleinen Führungsspiel im Zylinder eingepasst, dass der Leckspalt hydraulisch nahezu und theoretisch vollständig undurchlässig wird. Diese Dimensionierung des Leckspalts würde dazu führen, dass der Spanner in Einfahrrichtung quasi blockiert oder verriegelt ist, wenn die Druckentlastung gesperrt ist. Eine derartig hohe Steifigkeit der Spannerhydraulik kann bei den zuvor genannten Startvorgängen der Brennkraftmaschine wünschenswert sein. Die Charakteristik der geöffneten Druckentlastung ist dann zweckmäßigerweise so abzustimmen, dass sie die Funktion der Leckspaltdämpfung übernimmt, wenn sich der Spanner im Anschluss an den Startvorgang der Brennkraftmaschine im Normalbetriebsmodus befindet.In a constructional borderline case, the piston is still longitudinally movable, but fitted with such a small guide clearance in the cylinder that the leakage gap is hydraulically almost and theoretically completely impermeable. This dimensioning of the leakage gap would result in the tensioner being virtually blocked or locked in the retraction direction when the pressure relief is blocked. Such a high rigidity of the tensioner hydraulics may be desirable in the aforementioned starting processes of the internal combustion engine. The characteristic of the open pressure relief is then suitably tuned so that it takes over the function of the leakage gap damping when the tensioner is in the normal operating mode following the starting process of the internal combustion engine.
Die abschaltbare Druckentlastung des Spanners kann ebenfalls dann zweckmäßig sein, wenn der Riementrieb in einem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine mit ausgeprägter Schwingungsanregung betrieben wird und in diesem Betriebsbereich eine starke Schwingungsdämpfung vom Spanner mit entsprechend hohen Spannerkräften ausgehen soll. The turn-off pressure relief of the tensioner may also be useful if the belt drive is operated in a speed range of the internal combustion engine with pronounced vibration excitation and in this operating range strong vibration damping from the tensioner with correspondingly high tension forces should go out.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
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:Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which an embodiment of an automatic tensioner according to the invention for an accessory belt drive of an internal combustion engine is shown. The invention is nevertheless not limited to belt tensioners, but can be used in a constructively adapted form even with automatic tensioners in chain drives. In this case, for example, the hydraulic reservoir in the tensioner housing omitted if the chain tensioner - as usual - is connected to the hydraulic fluid circuit of the internal combustion engine. Show it:
Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Unless otherwise stated, the same or functionally identical features or components are provided with the same reference numbers.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Die Erfindung sei ausgehend von
Das Spannergehäuse
Um den Druck im Druckraum
Die
Die Steuerventil
Zum Öffnen des Steuerventils
Wie in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Spanner Stretcher
- 22
- Spannergehäuse tensioner housing
- 33
- Kolbenteil piston part
- 44
- Elastomerbalg Elastomer
- 55
- Schraubendruckfeder Helical compression spring
- 66
- Befestigungsauge fastening eye
- 77
- Befestigungsauge fastening eye
- 88th
- Zylinder cylinder
- 99
- Gehäuseboden caseback
- 1010
- Kolben piston
- 1111
- Druckraum pressure chamber
- 1212
- Rückschlagventil check valve
- 1313
- Vorratsraum pantry
- 1414
- Leckspalt leakage gap
- 1515
- Druckentlastungsventil Pressure relief valve
- 1616
- Bohrung im Kolben Bore in the piston
- 1717
- Ventilkegel / Ventilplatte Valve cone / valve plate
- 1818
- Ventilfeder valve spring
- 1919
- Ventilsitzring Valve seat ring
- 2020
- Steuerventil control valve
- 2121
- Elektromagnet electromagnet
- 2222
- Zuflussbohrung supply bore
- 2323
- Ankerplatte anchor plate
- 2424
- Wellfeder Well spring
- 2525
- Ventilsitzteil Valve seat portion
- 2626
- Stromleitung power line
- 2727
- Öffnungen im Ventilsitzteil Openings in the valve seat part
- 2828
- Deckel cover
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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