DE102013105337A1

DE102013105337A1 - Hydraulische Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102013105337A1
Application number: DE102013105337A
Authority: DE
Inventors: Osamu Yoshida; Yuji Kurematsu
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-12-05
Also published as: US20130324337A1; CN103453091A; JP2013249939A; KR20130136398A

Abstract

Hydraulische Spannvorrichtung, die ein Schlagen einer Kette dämpft und den Geräuschschall, der durch das Schlagen beim Anlassen eines Motors nach einer langen Stillstandszeit hervorgerufen wird, vermindert sowie den Grad der Gestaltungsfreiheit der Anordnung der Spannvorrichtung in Bezug auf den Motor erhöht. Hydrauliköl von einer Ölpumpe wird durch eine Vorratskammer (r) zu einer Ölkammer geleitet. Die Vorratskammer (r) ist mit einem Einlass (151) versehen, der das Hydrauliköl von der Ölpumpe (20) zur Vorratskammer (r) leitet, und mit einem Auslass (152), der das in der Vorratskammer (r) befindliche Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal (102) leitet. Die Vorratskammer (r) ist durch eine Trennwand (145) in eine Eingangsvorratskammer (r1), in die der Einlass (151) mündet, und eine Zufuhrvorratskammer (r2), von der der Auslass (152) weggeht, unterteilt. Die Trennwand (145) bildet einen Verbindungsdurchgang (160), der das in der Eingangsvorratskammer (r1) befindliche Öl zur Zufuhrvorratskammer (r2) leitet und sich oberhalb des Auslasses (152) befindet.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein umschlingendes Transmissionsmittel eines Umschlingungsgetriebes spannt, das von einem Motor angetrieben wird.
Das umschlingende Transmissionsmittel ist beispielsweise eine Kette, und das Umschlingungsgetriebe ist ein Steuerkettentrieb, der Nockenwellen und andere Ventilvorrichtungen in dem Motor, d. h. einem Verbrennungsmotor, ansteuert.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine herkömmliche hydraulische Spannvorrichtung, die bei einem motorgetriebenen Kettentrieb vorgesehen ist, weist eine Ölkammer auf, die von einem Hauptteil der Spannvorrichtung und einem Kolben, der so vom Hauptteil gehalten wird, dass er aus dem Hauptteil heraus vorgeschoben und in den Hauptteil zurückgezogen wird, gebildet wird und welcher von einer Ölpumpe, die entsprechend dem Betrieb/Stillstand des Motors läuft oder stillsteht, Hydrauliköl durch einen Ölzufuhrkanal und ein Rückschlagventil, die in dem Hauptteil vorgesehen sind, zugeführt wird. Wenn die Spannung der Kette zunimmt, läuft das in der Ölkammer befindliche Hydrauliköl aus der Ölkammer, da es durch den Kolben gedrängt wird, auf den von der Kette eine Auflagerkraft ausgeübt wird. Das Hydrauliköl verringert folglich die Rückzugsgeschwindigkeit des Kolbens und dämpft ein Schlagen oder Vibrieren der Kette, sodass es möglich ist, ein Schlagen der Kette und durch das Schlagen erzeugten Geräuschschall zu unterdrücken.
Wenn jedoch der Motor über einen langen Zeitraum im Stillstand gehalten wird (im Folgenden als „lange Stillstandszeit” bezeichnet), wird der Ölkammer der Spannvorrichtung kein Hydrauliköl zugeführt, da nämlich die Ölpumpe außer Betrieb ist. Dann sickert das in der Ölkammer befindliche Hydrauliköl durch einen sehr schmalen Spalt (im Folgenden als „Leckspalt” bezeichnet), der zwischen dem Hauptteil und dem Kolben u. a. in der Spannvorrichtung vorhanden ist. Dadurch nimmt das Hydrauliköl im Innern der Ölkammer ab, und der Raum, der von eingedrungener Luft eingenommen wird, vergrößert sich im Innern der Ölkammer.
Wenn der Motor in einem solchen Zustand angelassen wird, ist das Hydrauliköl in der Ölkammer nicht ausreichend, solange nicht von der Ölpumpe Hydrauliköl zur Ölkammer zugeführt wird, sodass beim Anlassen des Motors die Wirkung des Hydrauliköls in der Ölkammer, nämlich ein Unterdrücken des Schlagens der Kette, während einer anfänglichen Übergangsperiode der Spannvorrichtung, die der Anlass-Zeitsteuerung des Motors entspricht, d. h. während einer kurzen Betriebsdauer, während der das in der Ölkammer der Spannvorrichtung befindliche Hydrauliköl nicht ausreichend ist, nicht auftritt. Folglich tritt beim Anlassen des Motors ein Schlagen der Kette und durch das Schlagen hervorgerufener Geräuschschall auf.
Bekanntermaßen wird zum Unterdrücken des Schlagens der Kette, das durch das nicht ausreichende Hydrauliköl in der Ölkammer beim Anlassen eines Motors hervorgerufen wird, der lange Zeit im Stillstand gehalten wurde, eine Vorratskammer vorgesehen, in der das Hydrauliköl in einem Kanal zurückgehalten wird, der das Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal der Spannvorrichtung leitet (siehe japanische Patentschrift Nr. 3 141 740 (Absätze 0019 bis 0031, 1 bis 4)).
Im Übrigen tritt dann, wenn der Motor lange Zeit im Stillstand gehalten wird, ein Fall auf, in dem die in der Ölkammer befindliche Luft durch ein Rückschlagventil und einen Einlass in die Vorratskammer eindringt, oder ein Fall, in dem die in der (Ölkammer befindliche Luft durch einen (Ölzufuhrkanal und den Einlass in die Vorratskammer eindringt, wenn das Rückschlagventil geöffnet ist, wenn beim Anlassen des Motors, der lange Zeit im Stillstand gehalten wurde, das in der Vorratskammer befindliche Hydrauliköl der Ölkammer durch den Einlass in den Ölzufuhrkanal zugeführt wird, und zwar in Abhängigkeit vom Oberflächenniveau (im Folgenden als „Ölstand” bezeichnet) des in der Ölkammer der Spannvorrichtung zurückgebliebenen Hydrauliköls.
In solchen Fällen, wenn eine Trennwand, die die Vorratskammer trennt, derart konstruiert ist, dass sie sich zwischen einem Einlass, der das Hydrauliköl von der Ölpumpe zur Vorratskammer leitet, und einem Auslass, der das in der Vorratskammer befindliche Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal leitet, bis zu einer Stelle unter diesem Einlass und Auslass erstreckt, wird der Ölstand des Hydrauliköls in der Nähe des Auslasses abgesenkt, und die Hydraulikölzufuhr aus der Vorratskammer zum Ölzufuhrkanal endet aufgrund eines Anstiegs des Drucks in der Nähe des Auslasses durch Luft, die aus der Ölkammer durch den Auslass in die Vorratskammer eingedrungen ist. Dann tritt das Problem auf, dass die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens der Kette durch das Hydrauliköl im Innern der Ölkammer nachlässt, wodurch die Wirkung der Dämpfung des durch das Schlagen hervorgerufenen Geräuschschalls vermindert wird.
Auch tritt in Abhängigkeit von der Position einer an einen Motor montierten Spannvorrichtung ein solcher Fall auf, in dem es schwer ist, einen Einlass unterhalb eines Auslasses anzuordnen. In diesem Fall ist es erforderlich, den Auslass oberhalb des Einlasses anzuordnen, um die Zufuhr der benötigten Menge Hydrauliköl aus der Vorratskammer in die Ölkammer sicherzustellen. Hierdurch tritt das Problem auf, dass für die Anordnung des Auslasses in Bezug auf den Einlass und die Anordnung der Spannvorrichtung in Bezug auf den Motor Einschränkungen bestehen.
Überdies kann, wenn durch Vorwärtsbewegen des Kolbens beim Anlassen des über eine lange Zeit im Stillstand gehaltenen Motors in der Ölkammer kein Druck erzeugt wird, der das Rückschlagventil öffnet, das in der Vorratskammer befindliche Hydrauliköl nicht auf effiziente Weise der Ölkammer zugeführt werden. Folglich lässt die Wirkung einer Unterdrückung des Schlagens der Kette durch das Hydrauliköl in der Ölkammer weiter nach.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer hydraulischen Spannvorrichtung, die ein Schlagen eines umschlingenden Transmissionsmittels dämpft und den Geräuschschall, der durch das Schlagen beim Anlassen eines Motors hervorgerufen wird, vermindert sowie den Grad der Gestaltungsfreiheit der Anordnung der Spannvorrichtung in Bezug auf den Motor erhöht.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Spannvorrichtung geschaffen, die so gestaltet ist, dass sie ein umschlingendes Transmissionsmittel eines Umschlingungsgetriebes spannt, das von einem Motor angetrieben wird, und Folgendes umfasst: einen Hauptteil, der am Motor angebracht und mit einem Ölzufuhrkanal und einem Aufnahmeloch versehen ist; wobei dem Ölzufuhrkanal Hydrauliköl durch eine Vorratskammer zugeführt wird, die so gestaltet ist, dass sie entsprechend einem Betrieb oder Stillstand des Motors die Hydraulikölzufuhr von einer Ölzufuhrquelle zulässt oder stoppt; einen Kolben, der so im Aufnahmeloch des Hauptteils aufgenommen ist, dass er in einer Verschieberichtung beweglich ist; ein Vorbelastungselement, das den Kolben in einer Vorschubrichtung vorbelastet; und ein Rückschlagventil, das einen Hydraulikölfluss von einer Ölkammer, die von dem Hauptteil und dem Kolben gebildet wird, zum Ölzufuhrkanal begrenzt, während es einen Fluss des vom Ölzufuhrkanal zur Ölkammer zugeführten Hydrauliköls zulässt; wobei die Vorratskammer mit einem Einlass versehen ist, der das Hydrauliköl von der Ölzufuhrquelle zur Vorratskammer leitet, und mit einem Auslass, der das in der Vorratskammer befindliche Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal leitet.
Dann ist die Vorratskammer durch eine Trennwand in eine Eingangsvorratskammer, in die das Hydrauliköl vom Einlass fließt, und eine Zufuhrvorratskammer, von welcher der Auslass weggeht, unterteilt; die Trennwand bildet einen Verbindungsdurchgang, der das in der Eingangsvorratskammer befindliche Hydrauliköl in die Zufuhrvorratskammer leitet; und der Verbindungsdurchgang befindet sich oberhalb des Auslasses.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung befindet sich der Verbindungsdurchgang oberhalb des Ölstandes des in der Eingangsvorratskammer zurückgehaltenen Hydrauliköls und des Ölstandes des in der Zufuhrvorratskammer zurückgehaltenen Hydrauliköls; und die Trennwand trennt die Eingangsvorratskammer von der Zufuhrvorratskammer und lässt einen Ölfluss zwischen der Eingangsvorratskammer und die Zufuhrvorratskammer ausschließlich durch den Verbindungsdurchgang zu.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung befindet sich der Einlass räumlich getrennt oberhalb des niedrigsten Teils der Eingangsvorratskammer, derart, dass das Hydrauliköl unterhalb des Einlasses in die Eingangsvorratskammer zurückgehalten wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Minimalwert eines für die Zufuhr bestimmten Hydraulikölvolumens in der Vorratskammer durch eine Gleichung vorgegeben, und zwar auf der Grundlage eines Ölkammer-Restvolumens, das von dem in der Ölkammer verbleibenden Hydrauliköl zu dem Zeitpunkt eingenommen wird, wenn eine lange Stillstandszeit des Motors abgelaufen ist, und einer Anlassverlustmenge Hydrauliköl aus der Ölkammer, die durch eine Hubbewegung des Kolbens beim Anlassen des Motors nach Ablauf der langen Stillstandszeit verursacht ist, wie folgt: A = Vc – Vr + Qs wobei A der Minimalwert des für die Zufuhr bestimmten Volumens ist;

Vc: ein Referenzvolumen der Ölkammer ist, das so vorgegeben ist, dass es größer als ein Volumen der Ölkammer zu dem Zeitpunkt ist, wenn die lange Stillstandszeit abgelaufen ist;
Vr: ein Ölkammer-Restvolumen ist, das von dem in der Ölkammer verbleibenden Hydrauliköl zu dem Zeitpunkt eingenommen wird, wenn die lange Stillstandszeit abgelaufen ist; und
Qs: die Anlassverlustmenge Hydrauliköl aus der Ölkammer ist, die durch die Hubbewegung des Kolbens beim Anlassen des Motors nach Ablauf der langen Stillstandszeit verursacht ist.

Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Volumen des Luftraums in der Ölkammer zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit des Motors abgelaufen ist, auf einen Wert voreingestellt, durch den das Rückschlagventil bei einem Druckabfall des Luftraums geöffnet wird, wenn der Kolben beim Anlassen des Motors nach Ablauf der langen Stillstandszeit um einen vorgegebenen Anlasshub vorgeschoben wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die hydraulische Spannvorrichtung der Erfindung ist so gestaltet, dass sie ein umschlingendes Transmissionsmittel eines Umschlingungsgetriebes spannt, das von einem Motor angetrieben wird, und umfasst den Hauptteil, der am Motor angebracht und mit dem Ölzufuhrkanal und dem Aufnahmeloch versehen ist; wobei dem Ölzufuhrkanal Hydrauliköl durch eine Vorratskammer zugeführt wird, die so gestaltet ist, dass sie entsprechend einem Betrieb oder Stillstand des Motors die Hydraulikölzufuhr von einer Ölzufuhrquelle zulässt oder stoppt; den Kolben, der so in dem Aufnahmeloch des Hauptteils aufgenommen ist, dass er in der Verschieberichtung beweglich ist; das Vorbelastungselement, das den Kolben in der Vorschubrichtung vorbelastet; und das Rückschlagventil, das einen Hydraulikölfluss von der Ölkammer, die von dem Hauptteil und dem Kolben gebildet wird, zum Ölzufuhrkanal begrenzt, während es einen Fluss des vom Ölzufuhrkanal zur Ölkammer zugeführten Hydrauliköls zulässt; wobei die Vorratskammer mit dem Einlass versehen ist, der das Hydrauliköl von der Ölzufuhrquelle zur Vorratskammer leitet, und mit dem Auslass, der das in der Vorratskammer befindliche Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal leitet.
Dann wird beim Anlassen des Motors nach einem Stoppen der Zufuhr des Hydrauliköls zur Vorratskammer infolge eines Stillstandes des Motors das in der Vorratskammer zurückgehaltene Hydrauliköl der Ölkammer durch den Einlass und den Ölzufuhrkanal entsprechend einem Vorschub des Kolbens zugeführt und zwar vor dem von der Ölpumpe zugeführten Hydrauliköl. Folglich dämpft das Hydrauliköl in der Ölkammer, das aus der Vorratskammer zugeführt wurde, nicht nur ein Schlagen des umschlingenden Transmissionsmittels beim Anlassen des Motors und vermindert nicht nur den durch das Schlagen erzeugten Geräuschschall, sondern führt auch die folgenden Wirkungen herbei, die der vorliegenden Erfindung eigen sind.
Das heißt, gemäß der hydraulischen Spannvorrichtung des ersten Aspekts der Erfindung wird die Vorratskammer durch die Trennwand in die Eingangsvorratskammer, in die der Einlass mündet, und die Zufuhrvorratskammer, von der der Auslass weggeht, geteilt, außerdem bildet die Trennwand den Verbindungsdurchgang, der das Hydrauliköl aus der Eingangsvorratskammer zur Zufuhrvorratskammer leitet, wobei der Verbindungsdurchgang oberhalb des Auslasses angeordnet ist.
Bei dieser Ausführung wird eine Ölmenge Hydrauliköl, die nach einem Stoppen der Zufuhr von Hydrauliköl zur Vorratskammer der Ölkammer der Spannvorrichtung aus der Vorratskammer zugeführt werden kann (im Folgenden als „zuführbare Ölmenge” bezeichnet), auf der Grundlage der Position des Verbindungsdurchgangs und des Auslasses in der Vertikalen voreingestellt. Auch wenn bei gestoppter Zufuhr von Hydrauliköl zur Vorratskammer Luft aus der Ölkammer der Spannvorrichtung durch den Auslass in die Zufuhrvorratskammer eindringt, sammelt sich folglich die eingedrungene Luft nur oberhalb des Auslasses. Demzufolge wird die zuführbare Ölmenge nicht durch die eingedrungene Luft beeinflusst.
Überdies wird ein Druckabfall des Öls am Einlass, der nach einem Stoppen der Hydraulikölzufuhr zur Vorratskammer auftritt, kein solches Absinken des Ölstandes bewirken, dass der Auslass, der sich unterhalb des Verbindungsdurchgangs befindet, über dem Ölstand des Hydrauliköls in der Zufuhrvorratskammer freiliegt. Folglich wird das in der Zufuhrvorratskammer zurückgehaltene Hydrauliköl auf jeden Fall dem Ölzufuhrkanal zuverlässig zugeführt. Demzufolge ist es möglich, beim Anlassen des Motors die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens des umschlingenden Transmissionsmittels sowie einer Verminderung des Schlaggeräuschschalls durch das der Ölkammer aus der Vorratskammer zugeführte Hydrauliköl zu verbessern.
Überdies nimmt aufgrund der Voreinstellung der zuführbaren Ölmenge auf der Grundlage der Positionen des Verbindungsdurchgangs und des Auslasses in der Vertikalen der Grad der Gestaltungsfreiheit der Anordnung des Auslasses in Bezug auf den Einlass in der Vertikalen zu. Demzufolge ist es auch möglich, den Grad der Gestaltungsfreiheit der Anordnung der Spannvorrichtung in Bezug auf den Motor zu erhöhen.
Gemäß der hydraulischen Spannvorrichtung des zweiten Aspekts der Erfindung befindet sich der Verbindungsdurchgang oberhalb des Ölstandes des in der Eingangsvorratskammer zurückgehaltenen Hydrauliköls und des Ölstandes des in der Zufuhrvorratskammer zurückgehaltenen Hydrauliköls, und die Trennwand trennt die Eingangsvorratskammer von der Zufuhrvorratskammer so, dass unterhalb des Verbindungsdurchgangs keine Verbindung besteht.
Bei dieser Ausführung ist die zuführbare Ölmenge durch die Positionen des Verbindungsdurchgangs und des Auslasses in der Vertikalen voreingestellt, und zwar ungeachtet der Lagebeziehung zwischen dem Einlass und dem Auslass in der Vertikalen und der vertikalen Position des Einlasses, sodass der Grad der Gestaltungsfreiheit bei der vertikalen Position des Auslasses in Bezug auf den Einlass zunimmt, während ein Voreinstellen der zuführbaren Ölmenge ungeachtet der vertikalen Position des Einlasses ermöglicht wird. Demzufolge ist es möglich, den Grad der Gestaltungsfreiheit bei der Position der Spannvorrichtung in Bezug auf den Motor zu erhöhen.
Gemäß der hydraulischen Spannvorrichtung des dritten Aspekts der Erfindung befindet sich der Einlass räumlich getrennt oberhalb des niedrigsten Teils der Eingangsvorratskammer, derart, dass das Hydrauliköl unterhalb des Einlasses in die Eingangsvorratskammer zurückgehalten wird.
Bei dieser Ausführung wird es möglich, nach einem Stoppen der Hydraulikölzufuhr zur Vorratskammer das Hydrauliköl in der Eingangsvorratskammer zurückzuhalten und durch das verbleibende Hydrauliköl bei einer Wiederaufnahme der Hydraulikölzufuhr zur Vorratskammer die Zeitsteuerung zur Ingangsetzung der Zufuhr von Hydrauliköl aus der Eingangsvorratskammer zur Zufuhrvorratskammer durch den Verbindungsdurchgang zu beschleunigen, sodass die Zeitverzögerung beim Zuführen des Hydrauliköls von der Ölzufuhrquelle zur Ölkammer verringert wird. Dementsprechend ist es möglich, eine anfängliche Übergangsperiode der Spannvorrichtung, die einem Anlassen des Motors entspricht, zu verkürzen und die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens zu verbessern.
Gemäß der hydraulischen Spannvorrichtung des vierten Aspekts der Erfindung ist der Minimalwert des für die Zufuhr bestimmten Hydraulikölvolumens in der Vorratskammer durch eine Gleichung vorgegeben, und zwar auf der Grundlage des Ölkammer-Restvolumens, das von dem in der Ölkammer verbleibenden Hydrauliköl zu dem Zeitpunkt eingenommen wird, wenn die lange Stillstandszeit des Motors abgelaufen ist, und der Anlassverlustmenge Hydrauliköl aus der Ölkammer, die durch die Hubbewegung des Kolbens beim Anlassen des Motors nach Ablauf der langen Stillstandszeit verursacht ist, wie folgt: A = Vc – Vr + Qs wobei A der Minimalwert des für die Zufuhr bestimmten Volumens ist;

Bei dieser Ausführung wird in der Ölkammer ein Luftraum ausgebildet, den die eingedrungene Luft einnimmt, wenn der Motor lange Zeit stillsteht. Das Luftraumvolumen entspricht einem Volumen, das vom Ölkammer-Restvolumen zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit abgelaufen ist, verschieden ist, und ist ein Hinweis auf eine unzureichende Menge Hydrauliköl in der Ölkammer. Folglich wird in der Zufuhrvorratskammer eine Ölmenge sichergestellt, die als Mindestölmenge die Anlassverlustmenge Hydrauliköl, die aufgrund der Hubbewegung des Kolbens in der Verschieberichtung, basierend auf der Schwankung der Spannung des umschlingenden Transmissionsmittels beim Anlassen des Motors, nach dem langen Stillstand, aus der Ölkammer sickert, wieder auffüllt, und zwar zusätzlich zu der Ölmenge, die dem berechneten Luftraumvolumen entspricht, das anhand des Referenzvolumens berechnet wird, das größer als das Volumen der Ölkammer ist.
Dementsprechend ist es möglich, die anfängliche Übergangsperiode der Spannvorrichtung beim Anlassen des Motors nach dem langen Stillstand zu verkürzen und die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens des umschlingenden Transmissionsmittels zu verbessern.
Gemäß der hydraulischen Spannvorrichtung des fünften Aspekts der Erfindung ist das Volumen des Luftraums in der Ölkammer zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit des Motors abgelaufen ist, auf den Wert voreingestellt, durch den das Rückschlagventil bei einem Druckabfall des Luftraums geöffnet wird, wenn der Kolben beim Anlassen des Motors nach Ablauf der langen Stillstandszeit um den vorgegebenen Anlasshub vorgeschoben wird.
Bei dieser Ausführung wird dadurch, dass das Rückschlagventil aufgrund des Druckabfalls des Luftraums infolge des Vorschubs des Kolbens beim Anlassen des Motors nach dem langen Stillstand öffnet, das in der Zufuhrvorratskammer zurückgehaltene Hydrauliköl durch den Auslass, den Ölzufuhrkanal und das Rückschlagventil der Ölkammer zuverlässig zugeführt.
Dementsprechend ist es möglich, die anfängliche Übergangsperiode der Spannvorrichtung beim Anlassen des Motors nach dem langen Stillstand zu verkürzen und die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens des umschlingenden Transmissionsmittels zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines Kettentriebs, der eine Spannvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung aufweist und von einem Motor angetrieben wird;
2 ist eine Schnittansicht längs der Linie II-II in 1;
3 ist eine Schnittansicht längs der Linie III-III in 2;
4 ist eine Teilansicht in der Richtung der Linie IV-IV in 2;
5 ist eine Schnittansicht, 3 entsprechend, zur Erläuterung eines Zustandes der Spannvorrichtung nach Ablauf einer langen Stillstandszeit, wenn ein Luftraumvolumen in der Ölkammer der Spannvorrichtung von 1 ein berechnetes Luftraumvolumen ist; und
6 ist eine Teilansicht, 4 entsprechend, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsform
Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf 1 bis 6 erläutert.
Wie in 1 als Beispiel für die Ausführungsform der Erfindung gezeigt, ist eine Spannvorrichtung 100 in einem Kettentrieb 10, d. h. einem Umschlingungsgetriebe, eines Motors 1 enthalten, der in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. Der Motor 1 ist ein Verbrennungsmotor, und der Kettentrieb 10 ist ein Steuerkettentrieb, der vom Motor 1 angetrieben wird und in der vorliegenden Ausführungsform eine Ventilvorrichtung des Motors 1 ansteuert.
Es wird angemerkt, dass 1 die Spannvorrichtung 100 in einem Zustand zeigt, in dem sie in das Kraftfahrzeug eingebaut ist.
Neben der Spannvorrichtung 100 weist der Kettentrieb 10 eine Vielzahl von Kettenrädern, d. h. drehenden Rädern, die jeweils mit einer der Vielzahl von Drehwellen des Motors 1 gekoppelt sind und sich in einem Hauptteil drehen, eine Endloskette 16, d. h. ein umschlingendes Transmissionsmittel, das auf die Vielzahl von Kettenrädern aufgezogen ist und sich um diese bewegt, und Führungseinheiten, die die Kette 16 im Bewegungszustand führen, auf.
Bei der Vielzahl von Drehwellen handelt es sich um eine Kurbelwelle 3, d. h. eine Abtriebswelle der Maschine 1, und eine Antriebswelle sowie ein Paar Nockenwellen 4 und 5, d. h. Getriebeabtriebswellen der Ventilvorrichtung.
Bei der Vielzahl von Kettenrädern handelt es sich um ein Antriebskettenrad 13, das von der Kurbelwelle 3 gedreht und angetrieben wird, und ein Paar angetriebene Kettenräder 14 und 15, das entsprechend mit dem Paar Nockenwellen 4 und 5 gekoppelt ist.
Bei den Führungseinheiten handelt es sich um eine bewegliche Führung 17, die imstande ist, Druck auf die Kette 16 auszuüben, die durch die Spannvorrichtung 100 gespannt wird, und eine unbewegliche Führung 18, die am Motorblock 2, d. h. einem Hauptteil des Motors 1, befestigt ist. Die bewegliche Führung 17 wird in einem Stützabschnitt 17 so unterstützt, dass sie bezüglich des Motorblocks 2 schwenkbar ist.
Wie hauptsächlich in 2 und 3 und teilweise in 1 gezeigt ist, weist die Spannvorrichtung 100 einen Hauptteil 101 auf, der mit einem Ölzufuhrkanal 102 und einem Aufnahmeloch 103 versehen ist, einen Kolben 110, der so vom Hauptteil 101 unterstützt wird, dass er in einer Verschieberichtung beweglich ist, wobei er im Aufnahmeloch 103 untergebracht ist, eine Vorspannfeder 112, d. h. ein Vorbelastungselement, die/das in einer Ölkammer 111 angeordnet ist, die vom Hauptteil 101 und vom Kolben 110 im Aufnahmeloch 103 gebildet wird, und den Kolben 110 in einer Vorschubrichtung vorbelastet, ein Rückschlagventil 120, das einen Hydraulikölfluss von der Ölkammer 111 zum Ölzufuhrkanal 102 begrenzt, während es einen Fluss des von einer Ölpumpe 20, d. h. einer Ölzufuhrquelle, zugeführten Hydrauliköls vom Ölzufuhrkanal 102 zur Ölkammer 111 zulässt, und einen Sperrklinkenmechanismus 130, der Vorschub-/Rückzugsbewegungen des Kolbens 110 zulässt/einschränkt. Die Vorspannfeder 112 und das Hydrauliköl in der Ölkammer 111 bilden ein Vorbelastungsmittel, das den Kolben 110 in der Vorschubrichtung vorbelastet, um die Kette 16 zu spannen.
Die Verschieberichtung ist im Wesentlichen parallel zu einer Achsenrichtung, die parallel zur axialen Linie N des Aufnahmelochs 103 ist. Die axiale Linie N ist eine Mittellinie des säulenförmigen Aufnahmelochs 103 und ist im Wesentlichen parallel zur Mittellinie des am tiefsten Punkt befindlichen zylindrischen Kolbens 110, der verschiebbar in das Aufnahmeloch 103 eingepasst ist.
Es wird angemerkt, dass der Ausdruck „im Wesentlichen” auch den Fall umfasst, in dem kein solcher modifizierender Ausdruck vorhanden ist, und die Bedeutung eines Bereiches hat, in dem es im Vergleich zu dem Fall, in dem kein modifizierender Ausdruck „im Wesentlichen” vorhanden ist, keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich der Funktionen und Wirkungen gibt, auch wenn der Bereich nicht mit dem Fall übereinstimmt, in dem der modifizierende Ausdruck „im Wesentlichen” genau genommen nicht vorhanden ist.
Der weist ein Paar Befestigungsabschnitte 104 zum Befestigen der Spannvorrichtung 100 am Motorblock 2 und eine spannvorrichtungsseitige Befestigungsfläche 105, die öldicht einer motorseitigen Befestigungsfläche 2a gegenüberliegt, auf. Auch ist es möglich, ein Dichtelement, z. B. einen O-Ring oder einen Dichtring, entlang dem gesamten Umfang einer später beschriebenen Vorratskammer R vorzusehen.
Der Hauptteil 101 ist an den Befestigungsabschnitten 104 mit Bolzen (nicht gezeigt) als Befestigungsmittel lösbar am Motorblock 2 befestigt. Die Bolzen sind durch Bolzenlöcher 104b in den jeweiligen Befestigungsabschnitten 104 gesteckt und in die jeweiligen Bolzenlöcher 2b des Motorblocks 2 geschraubt. Der Motorblock 2 ist ein Montageort für die Spannvorrichtung 100 am Motor 1.
Die Spannvorrichtung 100 ist so am Motorblock 2 befestigt, dass ihre Achsenrichtung oder die Verschieberichtung des Kolbens 110 einen Neigungswinkel α mit der Horizontalen H bildet (siehe 3), wenn sich das Kraftfahrzeug in einer horizontalen Position, als Standardposition in Bezug auf die Vertikale, befindet. Der Neigungswinkel α ist als Positionswinkel vorgegeben, wenn die Vorschubrichtung des Kolbens 110 schräg nach oben verläuft.
Der Ölzufuhrkanal 102 ist durch einen Ölkanal C (siehe 1) an eine Ölpumpe 20 einer Schmieranlage des Motors 1 angeschlossen. Der Ölkanal C leitet das Hydrauliköl, d. h. Schmieröl, das von der Ölpumpe 20 geliefert wird, zum Ölzufuhrkanal 102. Die Ölpumpe 20 läuft und stoppt entsprechend dem Betrieb und Stillstand des Motors 1 und führt, wenn sie in Betrieb ist, das Hydrauliköl durch den Ölkanal C dem Ölzufuhrkanal 102 zu.
Der Ölkanal C weist eine Vorratskammer R auf, in der das Hydrauliköl zurückgehalten wird (siehe auch 4), und einen Öl-Eingangskanal C1, der die Ölpumpe 20 mit der Vorratskammer R verbindet und das von der Ölpumpe 20 zugeführte Hydrauliköl zur Vorratskammer R leitet.
Wie in 2 und 3 gezeigt, leitet der Ölzufuhrkanal 102 das in die Vorratskammer R geflossene Hydrauliköl zum Rückschlagventil 120.
Das Rückschlagventil 120 umfasst einen Ventilsitz 121, der mit einem Ventilölkanal 122 versehen ist, der mit dem Ölzufuhrkanal 102 in Verbindung steht, eine Verschlusskugel 123, d. h. ein Absperrorgan, das den Ventilölkanal 122 öffnet/verschließt, eine Halterung 124, die die Verschlusskugel 123 so hält, dass sich die Verschlusskugel vom Ventilsitz 121 lösen/auf dem Ventilsitz 121 sitzen kann, und die Bewegung der Verschlusskugel 123 begrenzt, und eine Ventilfeder 125, die die Verschlusskugel 123 zum Ventilsitz 121 presst.
Das Rückschlagventil 120 lässt, wenn es geöffnet ist, das Hydrauliköl vom Ölzufuhrkanal 102 durch eine Öffnung 125 in der Halterung 124 in die Ölkammer 111 fließen und begrenzt, wenn es geschlossen ist, den Fluss des Hydrauliköls aus der Ölkammer 111 in den Ölzufuhrkanal 102.
Der Sperrklinkenmechanismus 130 weist, wie in 3 gezeigt, eine Sperrklinke 131 auf, die vom Hauptteil 101 mittels einer Stützwelle 134 schwenkbar gehalten wird, eine Klinkenfeder 135, die die Sperrklinke 131 vorbelastet, und eine Vielzahl von Zahnstangen-Zähnen 137, die am Kolben 110 vorgesehen sind. Die Sperrklinke 131 weist ein Paar Klinkenklauen 132 und 133 auf, die mit den Zahnstangen-Zähnen 137 in Eingriff gelangen können.
Der Sperrklinkenmechanismus 130 beschränkt das Zurückziehen des Kolbens 110 durch den Eingriff der ersten Klinkenklaue 132 mit den Zahnstangen-Zähnen 137 und ermöglicht dem Kolben 110 die Vorschubbewegung entsprechend dem Eingriffzustand der zweiten Klinkenklaue 133 und der Zahnstangen-Zähne 137. Außerdem weist der Sperrklinkenmechanismus 130 ein Spiel auf, dessen Betrag gleich einem Hub des Kolbens 110 ist, voreingestellt durch den Abstand zwischen einer Position, an welcher die zweite Sperrklinkenklaue 133 und die Zahnstangen-Zähne 137 außer Eingriff sind, und einer Position, in der die erste Sperrklinkenklaue 132 und die Zahnstangen-Zähne 137 in Eingriff sind.
Die Vorratskammer R ist, wie in 2 bis 3 gezeigt, mit einem Einlass 151 versehen, der das Hydrauliköl von der Ölpumpe 20 durch einen Öl-Eingangskanal C1 zur Vorratskammer R leitet, und mit einem Auslass 152, der das in der Vorratskammer R befindliche Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal 102 leitet. Obwohl sich in dem zur Veranschaulichung dienenden Beispiel der Einlass 151 oberhalb des Auslasses 152 befindet, kann sich der Einlass 151 in der Vertikalen auf gleichem Niveau mit dem Auslass 152 befinden oder kann sich unterhalb des Auslasses 152 befinden.
Die Vorratskammer R wird von einem konkaven Abschnitt 2c gebildet, der im Motorblock 2 vorgesehen ist, und vom Hauptteil 101, der den konkaven Abschnitt 2c bedeckt, der zur Einbaufläche 2a hin offen ist. Demzufolge wird die Vorratskammer R von einer Vorratskammerwand 140 gebildet, die aus einer motorseitigen Kammerwand 141, die Teil des Motorblocks 2 ist, und einer spannvorrichtungsseitigen Kammerwand 142, die Teil des Hauptteils 101 ist, besteht.
Die mit dem Einlass 151 und dem Auslass 152 versehene Vorratskammerwand 140 weist eine spannvorrichtungsseitige Kammerwand 142 auf, welche die Vorratskammer R umgibt, und eine Trennwand 145, die von der Umfassungswand 143 vorsteht und sich im Innern der Vorratskammer R erstreckt. Die Trennwand 145 bildet an ihrem oberen Ende 145a mit der Deckenwand 143u der Umfassungswand 143 einen Verbindungsdurchgang 160.
Durch die Trennwand 145 wird die Vorratskammer R in eine Eingangsvorratskammer R1, in die das Hydrauliköl vom Einlass 151 fließt, eine Zufuhrvorratskammer R2, von der der Auslass 152 weggeht, und einen oberen Raum R3 oberhalb der Eingangsvorratskammer R1 und der Zufuhrvorratskammern R2, dort, wo diese durch den Verbindungsdurchgang 160 in Verbindung stehen, unterteilt.
Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform mündet der Einlass 151 in die Eingangsvorratskammer R1. Mithin leitet der Verbindungsdurchgang 160 das Hydrauliköl, das durch den Einlass 151 fließt und in der Eingangsvorratskammer R1 zurückgehalten wird, zur Zufuhrvorratskammer R2. Das in der Zufuhrvorratskammer R2 zurückgehaltene Hydrauliköl fließt durch den Auslass 152 aus und zum Ölzufuhrkanal 102.
Bei der Vorratskammer R ist die Eingangsvorratskammer R1 ein Teil unterhalb eines ersten Eingangs-Ölstandes L1a, wobei es sich um einen Ölstand auf dem höchsten Niveau in der Vertikalen handelt, der durch den Verbindungsdurchgang 160 (die Trennwand 145) voreingestellt ist, die Vorratskammer R ist ein Teil unterhalb eines ersten Zufuhr-Ölstandes L2a, wobei es sich um einen Ölstand auf dem höchsten Niveau in der Vertikalen handelt, der durch den Verbindungsdurchgang 160 voreingestellt ist, und der obere Raum R3 ist ein Teil oberhalb der beiden Ölstände L1a und L2a. Der Verbindungsdurchgang 160 ist ein Teil des oberen Raums R3 und befindet sich über den beiden Ölständen L1a und L2a.
Die Trennwand 145 erstreckt sich von einer Bodenwand 143b der Umfassungswand 143 nach oben und teilt die Eingangsvorratskammer R1 und die Zufuhrvorratskammer R2 so ab, dass sie unterhalb des Verbindungsdurchgangs 160 nicht in Verbindung stehen. Obwohl die Trennwand 145 hier einstückig mit der Umfassungswand 143 ausgebildet ist, kann sie ein von der Umfassungswand 143 getrenntes Element sein.
Bei der Umfassungswand 143 ist die Bodenwand 143b ein Bereich unterhalb eines zweiten Eingangs-Ölstandes L1b oder eines zweiten Zufuhr-Ölstandes L2b, wie später beschrieben, und die Deckenwand 143u ist ein Bereich oberhalb des ersten Eingangs-Ölstandes L1a und des ersten Zufuhr-Ölstandes L2a.
Es wird angemerkt, dass ein solcher Ausdruck, der angibt, dass sich ein Element in einer „bestimmten Richtung” erstreckt, einen Fall einschließt, in dem sich das Element im Wesentlichen parallel zu der „bestimmten Richtung” erstreckt, und einen Fall, in dem sich das Element schräg zu der „bestimmten Richtung” erstreckt.
Der Verbindungsdurchgang 160 weist eine Kette 161 auf, die auf der Seite der Eingangsvorratskammer R1 offen ist, und eine Kette 162, die auf der Seite der Zufuhrvorratskammer R2 offen ist. Die beiden Öffnungen 161 und 162 befinden sich oberhalb des Einlasses 151 und des Auslasses 152.
Der Einlass 151 befindet sich räumlich getrennt oberhalb des niedrigsten Teils R1b der Eingangsvorratskammer, derart, dass das Hydrauliköl unterhalb des Einlasses 151 in die Eingangsvorratskammer R1 zurückgehalten wird. Folglich weist die Eingangsvorratskammer R1 ein Eingangs-Restvolumen Vi auf, in dem Hydrauliköl verbleibt, wenn die Ölpumpe 20 abgeschaltet wird.
Wenn der Motor 1 stoppt, sickert das Hydrauliköl durch den sehr schmalen Spalt des Eingangsöldurchgangs C1. Nach einem Einstellen der Hydraulikölzufuhr zur Eingangsvorratskammer R1 weist dann, wie in 4 gezeigt, das Hydrauliköl in der Eingangsvorratskammer R1 den zweiten Eingangs-Ölstand L1b auf, der mit dem niedrigsten Bereich des Einlasses 151 in der Eingangsvorratskammer R1 in Kontakt ist. Das Eingangs-Restvolumen Vi, das die Menge des in der Eingangsvorratskammer R1 verbleibenden Hydrauliköls vorgibt, ist ein Volumen, das kleiner als jenes des niedrigeren der beiden Ölstände, des ersten Einlass-Ölstandes L1a und des zweiten Einlass-Ölstandes L1b, ist, und ist ein Volumen, das hier kleiner als der zweite Eingangs-Ölstand L1b ist.
Überdies entspricht bei der Zufuhrvorratskammer R2 die Menge des Hydrauliköls, das der Spannvorrichtung 100 vom Auslass 152 aus zuführbar ist, d. h. ein Zufuhrvorratsvolumen Vo, das einen Maximalwert einer zuführbaren Ölmenge vorgibt, einem Volumen zwischen dem ersten Zufuhr-Ölstand L2a und dem zweiten Zufuhr-Ölstand L2b, wobei der Ölstand des Hydrauliköls mit dem höchsten Bereich des Auslasses 152 in Kontakt kommt.
Das Volumen im Innern der Zufuhrvorratskammer R2 und der Spannvorrichtung 100 wird im Zusammenhang mit dem langen Stillstand erläutert, wobei es sich um einen Zustand nach Ablauf einer langen Stillstandszeit T des Motors 1 handelt, und zwar mit Bezug auf 4 und 5 sowie, falls angebracht, auf 1.
Die lange Stillstandszeit T des Motors 1 ist eine Zeitdauer eines Zustandes, in dem die Hydraulikölzufuhr zur Vorratskammer R unterbrochen ist, d. h. ab dem Zeitpunkt, zu dem die Hydraulikölzufuhr zur Vorratskammer R infolge des Stopps des Motors 1 eingestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine maximale Menge Hydrauliköl, die durch den in der Spannvorrichtung 100 vorhandenen Leckspalt, z. B. den sehr schmalen Spalt zwischen dem Hauptteil 101 und dem Kolben 110, aus der Ölkammer 111 sickern kann (im Folgenden als „maximale Verlustmenge bezeichnet”), aus der Ölkammer 111 sickert.
Ein Referenzvolumen Vc der Ölkammer 111 ist ein Volumen, wenn die Ölkammer 111 eine bestimmte Position zwischen einer am weitesten zurückgezogenen Position, in der der Kolben 110 am weitesten zurückgezogen ist (in 2 und 3 angegeben, wobei ein Anfangszustand der Spannvorrichtung 100 gezeigt ist), und einer am weitesten vorgeschobenen Position, in der der Kolben 110 am weitesten vorgeschoben ist, einnimmt.
Die bestimmte Position ist eine Position, die der von der am weitesten zurückgezogenen Position aus vorgeschobene Kolben 110 einnimmt (in 5 gezeigt), wenn eine vorher festgelegte Verschleißlängung auftritt, wobei die Verschleißlängung der Kette 16 berücksichtigt wird, und ist eine Position näher an der Vorschubrichtung als die am weitesten zurückgezogene Position.
Ein Ölkammer-Restvolumen Vr ist ein Volumen, das zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit T abgelaufen ist, von dem in der Ölkammer 111 verbleibenden Hydrauliköl eingenommen wird. Ein berechnetes Luftraumvolumen Va ist ein Wert für einen Luftraum 115, der in der Ölkammer 111 mit dem Referenzvolumen Vc zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit T abgelaufen ist, von Luft eingenommen wird.
Dann gilt die folgende Gleichung zwischen dem Referenzvolumen Vc, dem Ölkammer-Restvolumen Vr und dem berechneten Luftraumvolumen Va: Va = Vc – Vr
Es wird festgehalten, dass das Volumen der Ölkammer 111, d. h. das Referenzvolumen Vc entsprechend dem Neigungswinkel α verändert werden kann und ferner durch Vorsehen eines Volumenelements, d. h. eines säulenförmigen Elements, das das Volumen der Ölkammer 111 verringert, verändert werden kann.
Außerdem ist das Referenzvolumen Vc größer als das Volumen der Ölkammer 111 während des langen Stillstandes, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Kolben 110 die bestimmte Position erreicht, und in diesem Fall ist das berechnete Luftraumvolumen Va größer als das Luftraumvolumen im Innern der Ölkammer 111 während des langen Stillstandes.
Das Ausmaß des Spiels der Spannvorrichtung 100, das durch den Sperrklinkenmechanismus 130 verursacht ist, wird als vorgegebener Anlass-Vorschubhub Ss des Kolbens beim Anlassen des Motors 1 (im Folgenden als „vorgegebener Hubwert Ss” bezeichnet) festgesetzt.
Der Kolben 110 führt demnach infolge der Schwankung der Spannung der Kette 16 beim Anlassen des Motors 1 nach dem langen Stillstand eine Vielzahl von Hubbewegungen (im Folgenden als „Anlass-Hubbewegung” bezeichnet) in der Verschieberichtung aus. Außerdem tritt infolge der Vielzahl von Anlass-Hubbewegungen ein Anlassverlust auf, wobei das in der Ölkammer 111 befindliche Hydrauliköl aus der Ölkammer 111 sickert, wenn der Kolben 110 in der Spannvorrichtung 100 zurückgezogen wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform sickert bei dem Anlassverlust das in der Ölkammer 111 befindliche Hydrauliköl durch den Leckspalt zwischen dem Hauptteil 101 und dem Kolben 110.
Außerdem ist ein Mindestwert A des für die Zufuhr bestimmten Volumens Vo durch die folgende Gleichung auf der Grundlage des Ölkammer-Restvolumens Vr (oder des berechneten Luftraumvolumens Va) und einer Anlassverlustmenge Qs Hydrauliköl infolge des Anlassverlusts vorgegeben: A = Vc – Vr + Qs = Va + Qs = Va + N × Qu wobei Ns die Anzahl der Anlass-Hubbewegungen ist und Qu die Verlustmenge der Anlasseinheit ist.
Es wird angemerkt, dass die Verlustmenge Qu der Anlasseinheit eine Hydrauliköl-Verlustmenge pro Hubbewegung bei der Anlass-Hubbewegung des Kolbens 110 mit dem festgesetzten Hub Ss ist.
Die lange Stillstandszeit T, das Referenzvolumen Vc, das Ölkammer-Restvolumen Vr, die Anzahl der Hubbewegungen Ns und Qu werden im Voraus auf der Grundlage von Versuchen und Simulationen festgelegt.
Das Volumen des Luftraums 115 und der festgesetzte Hubwert Ss werden auf solche Werte festgesetzt, dass sich das Rückschlagventil 120 infolge eines Druckabfalls des Luftraums 115 öffnet, wenn der Kolben 110 während des langen Stillstandes des Motors 1 um den festgesetzten Hubwert Ss vorgeschoben wird.
Genauer gesagt werden das berechnete Luftraumvolumen Va und der Anfangswert für die Änderung des Volumens Vs der Ölkammer 111 so festgesetzt, dass eine Änderungsrate des Volumens R des Luftraums 115, die durch die folgende Gleichung vorausbestimmt wird, einen für die Vorratskammer festgelegten Wert übersteigt: R = Vs/Va wobei der Anfangswert für die Änderung des Volumens Vs der Wert der durch den festgesetzten Hubwert Ss herbeigeführten Änderung des Volumens der Ölkammer 111 ist. Der für die Vorratskammer festgelegte Wert ist ein Mindestwert für die Volumenänderungsrate R, bei der das Rückschlagventil 120 infolge eines Druckabfalls des Luftraums 115, wenn der Kolben 110 um den festgesetzten Hubwert Ss vorgeschoben wird, öffnet.
Als Nächstes werden Funktionen und Wirkungen der wie oben beschrieben aufgebauten Ausführungsform erläutert.
Das mittels der Ölpumpe 20 zugeführte oder gestoppte Hydrauliköl wird durch die Vorratskammer R hindurch zur Ölkammer 111 der Spannvorrichtung 100 geleitet, die die Kette 16 des vom Motor 1 angetriebenen Kettentriebs 10 spannt.
Dadurch wird beim Anlassen des Motors 1 nach einem Stoppen der Zufuhr von Hydrauliköl zur Vorratskammer R infolge eines Stillstandes des Motors 1 das in der Vorratskammer R zurückgehaltene Hydrauliköl der Ölkammer 111 entsprechend einer Vorschubbewegung des Kolbens 110 zugeführt und zwar vor dem von der Ölpumpe 20 zugeführten Hydrauliköl. Folglich dämpft das Hydrauliköl in der Ölkammer 111, das aus der Vorratskammer R zugeführt wurde, ein Schlagen der Kette 16 beim Anlassen des Motors 1 und vermindert den durch das Schlagen erzeugten Geräuschschall.
Wenn nach Abschluss des Anlassens des Motors 1 die Spannung der Kette 16 zunimmt, wird das in der Ölkammer 111 befindliche Hydrauliköl aus der Ölkammer 111 gedrückt, auf die eine von der Kette 16 ausgeübte Auflagerkraft wirkt, und sickert aus der Ölkammer 111 durch den Leckspalt der Spannvorrichtung 100, sodass das Hydrauliköl eine Dämpfungsfunktion erfüllt, die die Rückzugsgeschwindigkeit des Kolbens 110 herabsetzt.
Die Vorratskammer R ist durch die Trennwand 145 in die Eingangsvorratskammer R1, in die der Einlass 151 mündet, und die Zufuhrvorratskammer R2, von der der Auslass 152 weggeht, unterteilt. Außerdem bildet die Trennwand 145 den Verbindungsdurchgang 160. Außerdem bildet die Trennwand 145 den Verbindungsdurchgang 160, der das Hydrauliköl aus der Eingangsvorratskammer R1 zur Zufuhrvorratskammer R2 leitet. Der Verbindungsdurchgang 160 befindet sich oberhalb des Auslasses 152.
Bei dieser Ausführung ist die zuführbare Ölmenge Hydrauliköl, die nach einem Stoppen der Zufuhr von Hydrauliköl zur Vorratskammer R aus der Zufuhrvorratskammer R2 der Ölkammer 111 der Spannvorrichtung 100 zugeführt werden kann, durch die Position des Verbindungsdurchgangs 160 und des Auslasses 152 in der Vertikalen bestimmt. Auch wenn bei gestoppter Zufuhr von Hydrauliköl zur Vorratskammer R Luft aus der Ölkammer 111 der Spannvorrichtung 100 durch den Auslass 152 in die Zufuhrvorratskammer R2 eindringt, sammelt sich folglich die eingedrungene Luft nur im oberen Raum R3, wobei sich der Verbindungsdurchgang 160 oberhalb des Auslasses 152 befindet. Demzufolge wird die zuführbare Ölmenge nicht durch die eingedrungene Luft beeinflusst.
Überdies wird ein Druckabfall des Öls am Einlass 151, der nach einem Stoppen der Zufuhr von Hydrauliköl zur Vorratskammer R auftritt, kein solches Absinken des Ölstandes bewirken, dass der Auslass 152, der sich unterhalb des Verbindungsdurchgangs 160 befindet, über dem Ölstand des Hydrauliköls in der Zufuhrvorratskammer R2 freiliegt. Folglich wird das in der Zufuhrvorratskammer R2 zurückgehaltene Hydrauliköl auf jeden Fall dem Ölzufuhrkanal 102 zuverlässig zugeführt. Demzufolge ist es möglich, beim Anlassen des Motors 1 die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens der Kette 16 sowie einer Verminderung des Schlaggeräuschschalls durch das aus der Vorratskammer R der Ölkammer 111 zugeführte Hydrauliköl zu verbessern.
Überdies nimmt aufgrund der Voreinstellung der zuführbaren Ölmenge auf der Grundlage der Positionen des Verbindungsdurchgangs 160 und des Auslasses 152 in der Vertikalen der Grad der Gestaltungsfreiheit der Anordnung des Auslasses 152 in Bezug auf den Einlass 151 in die Eingangsreservekammer R1 in der Vertikalen zu. Demzufolge ist es auch möglich, den Grad der Gestaltungsfreiheit der Position der Spannvorrichtung 100 in Bezug auf den Motor 1 zu erhöhen.
Bei der Vorratskammer R ist die Eingangsvorratskammer R1 ein Teil unterhalb eines ersten Eingangs-Ölstandes L1a, wobei es sich um einen Ölstand auf dem höchsten Niveau in der Vertikalen handelt, der durch den Verbindungsdurchgang 160 (die Trennwand 145) voreingestellt ist, die Vorratskammer R ist ein Teil unterhalb eines ersten Zufuhr-Ölstandes L2a, wobei es sich um einen Ölstand auf dem höchsten Niveau in der Vertikalen handelt, der durch den Verbindungsdurchgang 160 voreingestellt ist, und der obere Raum R3 ist ein Teil oberhalb der beiden Ölstände L1a und L2a. Der Verbindungsdurchgang 160 ist ein Teil des oberen Raums R3 und befindet sich über den beiden Ölständen L1a und L2a.
Die Trennwand 145 erstreckt sich von einer Bodenwand 143b der Umfassungswand 143 nach oben und teilt die Eingangsvorratskammer R1 und die Zufuhrvorratskammer R2 so ab, dass sie unterhalb des Verbindungsdurchgangs 160 nicht in Verbindung stehen. Obwohl die Trennwand 145 hier einstückig mit der Umfassungswand 143 ausgebildet ist, kann sie ein von der Umfassungswand 143 getrenntes Element sein.
Bei dieser Ausführung ist die zuführbare Ölmenge durch die Positionen des Verbindungsdurchgangs 160 und des Auslasses 152 in der Vertikalen voreingestellt, und zwar ungeachtet der Lagebeziehung zwischen dem Einlass 151 und dem Auslass 152 in der Vertikalen und der vertikalen Position des Einlasses 151 in die Eingangsreservekammer R1, sodass der Grad der Gestaltungsfreiheit bei der vertikalen Position des Auslasses 152 in Bezug auf den Einlass 151 zunimmt, während ein Voreinstellen der zuführbaren Ölmenge ungeachtet der vertikalen Position des Einlasses 151 ermöglicht wird. Demzufolge ist es möglich, den Grad der Gestaltungsfreiheit bei der Position der Spannvorrichtung 100 in Bezug auf den Motor 1 zu erhöhen.
Der Einlass 151 befindet sich räumlich getrennt oberhalb des niedrigsten Teils der Eingangsvorratskammer R1, derart, dass das Hydrauliköl unterhalb des Einlasses 151 in die Eingangsvorratskammer R1 zurückgehalten wird.
Bei dieser Ausführung wird es möglich, nach einem Stoppen der Hydraulikölzufuhr zur Vorratskammer R das Hydrauliköl in der Eingangsvorratskammer R1 zurückzuhalten und durch das verbleibende Hydrauliköl bei einer Wiederaufnahme der Hydraulikölzufuhr zur Vorratskammer R die Zeitsteuerung zur Ingangsetzung der Zufuhr des Hydrauliköls aus der Eingangsvorratskammer R1 zur Zufuhrvorratskammer R2 durch den Verbindungsdurchgang 160 zu beschleunigen, sodass die Zeitverzögerung beim Zuführen des Hydrauliköls von der Ölzufuhrquelle zur Ölkammer 111 verringert wird. Dementsprechend ist es möglich, eine anfängliche Übergangsperiode der Spannvorrichtung 100, die einem Anlassen des Motors 1 entspricht, zu verkürzen und die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens der Kette zu verbessern.
Der Mindestwert A des für die Zufuhr bestimmten Volumens Vo Hydrauliköl in der Zufuhrvorratskammer R2 ist durch das Ölkammer-Restvolumen Vr oder das berechnete Luftraumvolumen Va und die Anlassverlustmenge Qs Hydrauliköl aus der Ölkammer 111, die durch die Hubbewegung des Kolbens 110 beim Anlassen des Motors 1 nach Ablauf der langen Stillstandszeit T verursacht ist, vorgegeben.
Da es sich bei dem Referenzvolumen Vc um den Wert handelt, bevor der Kolben 110 die bestimmte Position erreicht, ist das Volumen der Ölkammer 111 kleiner als das Referenzvolumen Vc, bevor der Kolben 110 die bestimmte Position erreicht.
Bei dieser Ausführung ist in der Ölkammer 111 ein Raum 115 ausgebildet, der von der eingedrungenen Luft eingenommen wird, wenn der Motor 1 lange Zeit stillsteht. Das Volumen des Luftraums 115 entspricht einem Volumen, das vom Ölkammer-Restvolumen Vr zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit T abgelaufen ist, verschieden ist, und ist ein Hinweis auf eine unzureichende Menge Hydrauliköl in der Ölkammer 111. Folglich wird in der Zufuhrvorratskammer R2 eine Ölmenge sichergestellt, die als Mindestölmenge die Anlassverlustmenge Qs Hydrauliköl, die aufgrund der Hubbewegung des Kolbens 110 in der Verschieberichtung, basierend auf der Schwankung der Spannung der Kette 16 beim Anlassen des Motors 1, aus der Ölkammer 111 sickert, wieder auffüllt, und zwar zusätzlich zu der Ölmenge, die dem berechneten Luftraumvolumen Va entspricht, das anhand des Referenzvolumens Vc berechnet wird, das größer als das Volumen der Ölkammer 111 während des lange Stillstandes ist.
Dementsprechend ist es möglich, die anfängliche Übergangsperiode der Spannvorrichtung 100 beim Anlassen des Motors 1 nach dem langen Stillstand zu verkürzen und die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens der Kette zu verbessern, obwohl die Zufuhrvorratskammer R2 verkleinert wird.
Das Volumen des Luftraums 115 in der Ölkammer 111 zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit T des Motors 1 abgelaufen ist, ist auf den Wert festgesetzt, durch den das Rückschlagventil 120 bei einem Druckabfall des Luftraums 115 geöffnet wird, wenn der Kolben 110 beim Anlassen des Motors 1 nach Ablauf der langen Stillstandszeit T um den vorgegebenen Anlasshub Ss vorgeschoben wird.
Bei dieser Ausführung wird dadurch, dass das Rückschlagventil 120 durch den Druckabfall des Luftraums 115 infolge des Vorschubs des Kolbens 110 beim Anlassen des Motors 1 nach dem langen Stillstand öffnet, das in der Zufuhrvorratskammer R2 zurückgehaltene Hydrauliköl durch den Auslass 152, den Ölzufuhrkanal 102 und das Rückschlagventil 120 der Ölkammer 111 zuverlässig zugeführt.
Dementsprechend ist es möglich, die anfängliche Übergangsperiode der Spannvorrichtung 100 beim Anlassen des Motors 1 nach dem langen Stillstand zu verkürzen und die Wirkung einer Dämpfung des Schlagens der Kette zu verbessern.
Weitere Ausführungsformen, in denen Teile der Gestaltung der oben beschriebenen Ausführungsform abgewandelt sind, werden hinsichtlich der abgewandelten Gestaltung erläutert.
Die Spannvorrichtung 100 braucht nicht mit dem Sperrklinkenmechanismus 130 versehen zu sein. In diesem Fall ist der vorgegebene Hub Ss eine Vorschubbewegung des Kolbens 110, die einer Schwingung des Schlagens der Kette 16 beim Anlassen des Motors entspricht, und ist vorzugsweise ein Maximalwert der Vorschubbewegung. Die Vorschubbewegung wird im Voraus auf der Grundlage von Versuchen und Simulationen festgelegt.
Die Spannvorrichtung 100 kann so am Motorblock 2 befestigt sein, dass der Einlass 151 in den oberen Raum 3 mündet, wie in 6 gezeigt ist, die die Vorratskammer R in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. Mithin kann eine Trennwand 245 eine Wand sein, die so gestaltet ist, dass sie sich von der Bodenwand 143b und der Umfassungswand 143u in der Vertikalen erstreckt, wobei ein Durchgangsraum 165, z. B. ein Schlitz oder ein Loch, der/das den Verbindungsdurchgang 160 bildet, auf dem Weg der Wand vorgesehen ist.
Es wird angemerkt, dass Elemente in dieser weiteren Ausführungsform, die den Elementen in der vorerwähnten Ausführungsform gleichen oder entsprechen, grundsätzlich dieselben Benennungen oder Bezugszeichen haben.
In dem in 6 veranschaulichten Beispiel befindet sich der zweite Einlass-Ölstand L1b oberhalb der beiden Ölstände L1a und L2a, und ein Teil des in der Zufuhrvorratskammer R2 zurückgehaltenen Hydrauliköls kann beim Anlassen des Motors 1 nach einem langen Stillstand der Zufuhrvorratskammer R2 zugeführt werden, sodass es möglich ist, die zuführbare Ölmenge zu erhöhen.
Es ist auch dann möglich, die zuführbare Ölmenge zu erhöhen, wenn ein Hilfsölkanal 167, durch eine Punkt-Punkt-Strich-Linie angegeben, an einem Ort unterhalb des Verbindungsdurchgangs 160 der in 6 gezeigten Vorratskammer R durch die Trennwand 245 hindurch vorgesehen ist.
Die Vorratskammer R kann von einem konkaven Abschnitt gebildet werden, der im Hauptteil 101 vorgesehen ist, oder einem konkaven Abschnitt, der sowohl im Hauptteil 101 als auch im Motorblock 2 vorgesehen ist, oder kann nur vom Hauptteil 101 oder nur vom Motorblock 2 gebildet werden.
Die Trennwand 145 (245) kann sich von einem Teil der Umfassungswand 143 erstrecken, der von der Bodenwand 143b verschieden ist.
Die bestimmte Position kann eine willkürliche Position von einer Zwischenposition, bei der der Abstand zwischen der am weitesten zurückgezogenen Position und der am weitesten vorgeschobenen Position halbiert ist, bis zu der am weitesten zurückgezogenen Position sein, oder eine willkürliche Position, näher an der Zwischenposition, zwischen der am weitesten vorgeschobenen Position und der Zwischenposition.
Die Spannvorrichtung 100 kann so am Motorblock 2 befestigt sein, dass die Achsenrichtung parallel zu einer Horizontalebene H ist oder der Neigungswinkel α negativ wird, wenn sich das Kraftfahrzeug in einer horizontalen Position befindet.
Die spezifische Art der hydraulischen Spannvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann von irgendeiner Art sein, solange die hydraulische Spannvorrichtung so gestaltet ist, dass sie das umschlingende Transmissionsmittel des Umschlingungsgetriebes spannt, das von dem Motor angetrieben wird, und Folgendes umfasst: den Hauptteil, der am Motor angebracht und mit dem Ölzufuhrkanal und dem Aufnahmeloch versehen ist; wobei dem Ölzufuhrkanal das Hydrauliköl durch eine Vorratskammer zugeführt wird, die so gestaltet ist, dass sie entsprechend einem Betrieb oder Stillstand des Motors die Hydraulikölzufuhr von einer Ölzufuhrquelle zulässt oder stoppt; den Kolben, der so in dem Aufnahmeloch des Hauptteils aufgenommen ist, dass er in der Verschieberichtung beweglich ist; das Vorbelastungselement, das den Kolben in der Vorschubrichtung vorbelastet; und das Rückschlagventil, das einen Hydraulikölfluss von der Ölkammer, die von dem Hauptteil und dem Kolben gebildet wird, zum Ölzufuhrkanal begrenzt, während es einen Fluss des vom Ölzufuhrkanal zur Ölkammer zugeführten Hydrauliköls zulässt; wobei die Vorratskammer mit dem Einlass versehen ist, der das Hydrauliköl von der Ölzufuhrquelle zur Vorratskammer leitet, und mit dem Auslass, der das in der Vorratskammer befindliche Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal leitet.
Dann ist die Vorratskammer durch die Trennwand in die Eingangsvorratskammer, in die der Einlass mündet, und die Zufuhrvorratskammer, von der der Auslass weggeht, geteilt, und außerdem bildet die Trennwand den Verbindungsdurchgang, der das Hydrauliköl aus der Eingangsvorratskammer in die Zufuhrvorratskammer leitet, wobei der Verbindungsdurchgang oberhalb des Auslasses angeordnet ist.
Dadurch dämpft beim Anlassen des Motors das Hydrauliköl in der Ölkammer, das aus der Vorratskammer zugeführt wurde, ein Schlagen des umschlingenden Transmissionsmittels und vermindert den durch das Schlagen erzeugten Geräuschschall; und außerdem wird der Grad der Gestaltungsfreiheit der Anordnung der Spannvorrichtung in Bezug auf den Motor erhöht.
Beispielsweise kann ein Motor, der mit dem Umschlingungsgetriebe ausgerüstet ist, das die hydraulische Spannvorrichtung der Erfindung enthält, ein Kraftfahrzeug oder eine Maschine, z. B eine Industriemaschine, die von einem Kraftfahrzeug verschieden ist, sein. Der Motor ist eine Antriebseinheit, die das umschlingende Transmissionsmittel antreibt, und ist ein Verbrennungsmotor oder eine Kraftmaschine, was einen Motor einschließt, der von einem Verbrennungsmotor verschieden ist.
Das umschlingende Transmissionsmittel, das durch die Spannvorrichtung gespannt wird, ist ein riemenartiges geschmeidiges Element, eine Kette oder ein Riemen inbegriffen, und das Umschlingungsgetriebe ist ein Kettentrieb oder eine Riemenübertragung.
Die Ölzufuhrquelle kann eine Pumpe oder etwas von einer Pumpe Verschiedenes, wie etwa ein Druckölspeicher sein. Außerdem ist ein Schaltwert möglich, bei dem die Zufuhr von Hydrauliköl zur Vorratskammer durch Öffnen/Schließen des Ventils entsprechend dem Betrieb/Stillstand des Motors eingeschaltet/ausgeschaltet wird.
Bezugszeichenliste

100: Hydraulische Spannvorrichtung
101: Hauptteil
102: Ölzufuhrkanal
110: Kolben
111: Ölkammer
112: Feder
114: Luftraum
120: Rückschlagventil
130: Sperrklinkenmechanismus
140: Vorratskammerwand
145, 245: Trennwand
151: Einlass
152: Auslass
160: Verbindungsdurchgang
R: Vorratskammer
R1: Eingangsvorratskammer
R2: Zufuhrvorratskammer
L1a, L1b: Eingangs-Ölstand
L2a, L2b: Zufuhr-Ölstand
Vc: Referenzvolumen
Vr: Ölkammer-Restvolumen
Va: berechnetes Luftraumvolumen
Vo: für die Zufuhr bestimmtes Volumen
Vi: Eingangs-Restvolumen
Ss: vorgegebener Anlass-Vorschubhubwert
Qs: Anlassverlustmenge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3141740 [0006]

Claims

Spannvorrichtung (100), die so gestaltet ist, dass sie ein umschlingendes Transmissionsmittel eines Umschlingungsgetriebes spannt, das von einem Motor (1) angetrieben wird, und Folgendes umfasst: einen Hauptteil (101), der am Motor (1) angebracht und mit einem Ölzufuhrkanal (102) und einem Aufnahmeloch (103) versehen ist; wobei dem Ölzufuhrkanal (102) Hydrauliköl durch eine Vorratskammer (R) zugeführt wird, die so gestaltet ist, dass sie entsprechend einem Betrieb oder Stillstand des Motors (1) die Hydraulikölzufuhr von einer Ölzufuhrquelle zulässt oder stoppt; einen Kolben (110), der so im Aufnahmeloch (103) des Hauptteils (101) aufgenommen ist, dass er in einer Verschieberichtung beweglich ist; ein Vorbelastungselement (112), das den Kolben (110) in einer Vorschubrichtung vorbelastet; und ein Rückschlagventil (120), das einen Hydraulikölfluss von einer Ölkammer (111), die von dem Hauptteil (101) und dem Kolben (110) gebildet wird, zum Ölzufuhrkanal (102) begrenzt, während es einen Fluss des vom Ölzufuhrkanal (102) zur Ölkammer (111) zugeführten Hydrauliköls zulässt; wobei die Vorratskammer (R) mit einem Einlass (151) versehen ist, der das Hydrauliköl von der Ölzufuhrquelle 20 zur Vorratskammer (R) leitet, und mit einem Auslass (152), der das in der Vorratskammer (R) befindliche Hydrauliköl zum Ölzufuhrkanal (102) leitet; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratskammer (R) durch eine Trennwand (145) in eine Eingangsvorratskammer (R1), in die das Hydrauliköl vom Einlass (151) fließt, und eine Zufuhrvorratskammer (R2), von der der Auslass (152) weggeht, unterteilt ist; die Trennwand (145) einen Verbindungsdurchgang (160) bildet, der das in der Eingangsvorratskammer (R1) befindliche Hydrauliköl in die Zufuhrvorratskammer (R2) leitet; und sich der Verbindungsdurchgang (160) oberhalb des Auslasses (152) befindet.
Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verbindungsdurchgang (160) oberhalb des Ölstandes des in der Eingangsvorratskammer (R1) zurückgehaltenen Hydrauliköls und des Ölstandes des in der Zufuhrvorratskammer (R2) zurückgehaltenen Hydrauliköls befindet; und die Trennwand (145) die Eingangsvorratskammer (R1) von der Zufuhrvorratskammer (R2) trennt und einen Ölfluss zwischen der Eingangsvorratskammer (R1) und der Zufuhrvorratskammer (R2) ausschließlich durch den Verbindungsdurchgang (160) zulässt.
Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass (151) räumlich getrennt oberhalb des niedrigsten Teils (R1b) der Eingangsvorratskammer (R1) befindet, derart, dass das Hydrauliköl unterhalb des Einlasses (151) in die Eingangsvorratskammer (R1) zurückgehalten wird.
Hydraulische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalwert (A) eines für die Zufuhr bestimmten Hydraulikölvolumens in der Vorratskammer durch eine Gleichung vorgegeben ist, und zwar auf der Grundlage eines Ölkammer-Restvolumens, das von dem in der Ölkammer verbleibenden Hydrauliköl zu dem Zeitpunkt eingenommen wird, wenn eine lange Stillstandszeit des Motors abgelaufen ist, und einer Anlassverlustmenge Hydrauliköl aus der Ölkammer, die durch eine Hubbewegung des Kolbens beim Anlassen des Motors nach Ablauf der langen Stillstandszeit verursacht ist, wie folgt: A = Vc – Vr + Qs wobei A der Minimalwert des für die Zufuhr bestimmten Volumens ist; Vc ein Referenzvolumen der Ölkammer ist, das so vorgegeben ist, dass es größer als ein Volumen der Ölkammer zu dem Zeitpunkt ist, wenn die lange Stillstandszeit abgelaufen ist; Vr ein Ölkammer-Restvolumen ist, das von dem in der Ölkammer verbleibenden Hydrauliköl zu dem Zeitpunkt eingenommen wird, wenn die lange Stillstandszeit abgelaufen ist; und Qs die Anlassverlustmenge Hydrauliköl aus der Ölkammer ist, die durch die Hubbewegung des Kolbens beim Anlassen des Motors nach Ablauf der langen Stillstandszeit (T) verursacht ist.
Hydraulische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftraumvolumen des Luftraums (115) im Innern der Ölkammer (111) zu dem Zeitpunkt, wenn die lange Stillstandszeit (T) des Motors (1) abgelaufen ist, auf einen Wert voreingestellt ist, durch den das Rückschlagventil (120) bei einem Druckabfall des Luftraums (115) geöffnet wird, wenn der Kolben (110) beim Anlassen des Motors (1) nach Ablauf der langen Stillstandszeit (T) um einen vorgegebenen Anlasshub (Ss) vorgeschoben wird.