DE102015001623A1

DE102015001623A1 - Self-sufficient tensioning device

Info

Publication number: DE102015001623A1
Application number: DE102015001623.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Zimmermann; Brian Schneider
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-08-11
Also published as: WO2016128128A1; CN107743558B; CN107743558A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine autarke Spannvorrichtung, insbesondere für eine Antriebskette eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuse und einem in einer Kolbenbohrung des Gehäuses verschiebbar geführten Spannkolben. Dabei ist in der Kolbenbohrung ein Hochdruckraum und ein Niederdruckraum für ein Hydraulikmittel ausgebildet, die von dem Spannkolben getrennt werden. Darüber hinaus ist ein Reservoir für das Hydraulikmittel und eine Volumenausgleichseinrichtung vorgesehen, wobei das Reservoir in Fluidverbindung mit dem Niederdruckraum steht und die Volumenausgleichseinrichtung in Form einer beweglichen Reservoirwand ausgebildet ist.The present invention relates to a self-sufficient tensioning device, in particular for a drive chain of an internal combustion engine, with a housing and a clamping piston guided displaceably in a piston bore of the housing. In this case, a high-pressure chamber and a low-pressure chamber for a hydraulic medium are formed in the piston bore, which are separated from the clamping piston. In addition, a reservoir for the hydraulic fluid and a volume compensation device is provided, wherein the reservoir is in fluid communication with the low-pressure space and the volume compensation device is designed in the form of a movable reservoir wall.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine autarke Spannvorrichtung, insbesondere für eine Antriebskette eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuse, einem in einer Kolbenbohrung des Gehäuses verschiebbar geführten Spannkolben, wobei in der Kolbenbohrung ein Hochdruckraum und ein Niederdruckraum für ein Hydraulikmittel ausgebildet sind und der Spannkolben den Hochdruckraum von dem Niederdruckraum trennt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit einer solchen autarken Spannvorrichtung.The present invention relates to a self-sufficient tensioning device, in particular for a drive chain of an internal combustion engine, with a housing, a piston guided displaceably in a piston bore of the housing, wherein in the piston bore a high-pressure chamber and a low-pressure chamber are formed for a hydraulic fluid and the tensioning piston the high-pressure chamber separates from the low pressure space. Moreover, the invention relates to a chain drive for an internal combustion engine with such a self-sufficient tensioning device.

Einfache Spannvorrichtungen, die als Ketten- oder Riemenspanner in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, weisen zwischen dem Spannkolben und dem Spannergehäuse ein Druckraum auf, der zur Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens mit einem Hydraulikmittel gefüllt ist und der bei der Dämpfung unter einem hohen Druck steht. Weiter ist üblicherweise in diesem Hochdruckraum auch eine Druckfeder zum Vorspannen des Spannkolbens angeordnet ist. Über einen Drosselspalt zwischen dem Spannkolben und der Kolbenbohrung im Gehäuse oder über eine entsprechende Drosselöffnung in der Stirnseite des Spannkolbens kann das Hydraulikmittel bei einem Druckanstieg im Hochdruckraum durch die Einfahrbewegung des Spannkolbens aus dem Druckraum entweichen, um die Einfahrbewegung des Spannkolbens zu dämpfen. Der Hochdruckraum steht über ein Rückschlagventil mit dem Motorölkreislauf in Verbindung, um das ausgetretene Hydraulikmittel zu ersetzen.Simple tensioning devices, which are used as chain or belt tensioners in internal combustion engines, have a pressure space between the tensioning piston and the tensioner housing which is filled with a hydraulic fluid to dampen the retraction movement of the tensioning piston and which is under high pressure during damping. Next, a compression spring for biasing the tensioning piston is usually arranged in this high-pressure chamber. Through a throttle gap between the clamping piston and the piston bore in the housing or via a corresponding throttle opening in the end face of the clamping piston, the hydraulic fluid can escape at a pressure increase in the high pressure chamber by the retraction of the clamping piston from the pressure chamber to dampen the retraction of the clamping piston. The high-pressure chamber communicates via a check valve with the engine oil circuit to replace the leaked hydraulic fluid.

Das unter Druck stehende Hydraulikmittel im Hochdruckraum verhindert auch bei relativ harten und kräftigen Schwingungsstößen auf den Spannkolben ein zu weites Einfahren des Spannkolbens in das Gehäuse. Je nach Einbaulage der Spannvorrichtung und der Versorgung des Hochdruckraums mit Hydraulikmittel über den Motorölkreislauf kann es zu einer teilweisen oder vollständigen Entleerung des Druckraums kommen. Dadurch kann es insbesondere beim Starten des Motors zu einer nahezu ungedämpften Einfahrbewegung des Spannkolbens kommen, wodurch nicht nur ein unerwünschtes Klappern des Verbrennungsmotors entstehen sondern sogar ein Überspringen der Steuerkette oder eines Zahnriemens verursacht werden kann. Dieser Effekt verstärkt sich bei einer verschleißbedingten Verlagerung des Arbeitsbereichs des Spannkolbens in Spannrichtung.The pressurized hydraulic fluid in the high-pressure chamber prevents too wide retraction of the tensioning piston into the housing even with relatively hard and powerful vibration impacts on the tensioning piston. Depending on the installation position of the clamping device and the supply of the high-pressure chamber with hydraulic fluid through the engine oil circuit, there may be a partial or complete emptying of the pressure chamber. This can lead to an almost undamped retraction movement of the tensioning piston, in particular when starting the engine, which not only causes unwanted rattling of the internal combustion engine but even skipping the timing chain or a toothed belt can be caused. This effect is exacerbated by a wear-related shift of the working range of the clamping piston in the clamping direction.

Zur Verhinderung einer unerwünschten Einfahrbewegung des Spannkolbens in das Gehäuse gibt es neben Spannvorrichtungen mit rein mechanischen Arretiereinrichtungen, die mit Hilfe federbelasteter Rastelemente die Einfahrbewegung des Kolbens blockieren, auch Spannvorrichtungen mit hydraulisch betätigten Nachstelleinrichtungen, die eine kontinuierliche Verlagerung des Arbeitsbereichs des Spannkolbens ermöglichen. Diese Konzepte mit einer kontinuierlichen Verlagerung des Arbeitsbereichs des Spannkolbens benötigen immer auch eine externe Versorgung des Hochdruckraums mit einem Hydraulikmittel.To prevent unwanted retraction of the tensioning piston in the housing, there are next clamping devices with purely mechanical locking devices that block the retraction movement of the piston by means of spring-loaded locking elements, and clamping devices with hydraulically actuated adjusting devices that allow a continuous displacement of the working range of the clamping piston. These concepts with a continuous displacement of the working range of the clamping piston always require an external supply of the high-pressure chamber with a hydraulic medium.

Darüber hinaus gibt es autarke Spannvorrichtungen mit einem geschlossenen Hydrauliksystem, bei denen ein starker Abfall des Hydraulikmitteldrucks und ein Leerlaufen des Hochdruckraums im Inneren der geschlossenen Spannvorrichtung verhindert wird. Ein derartiger autarker Hydraulikspanner ist bereits aus der DE 10 2008 016 654 A1 bekannt. Diese in sich geschlossene selbstspannende Spannvorrichtung umfasst ein zylindrisches Gehäuse mit einem in einer Kolbenbohrung des Gehäuses geführten Spannkolben, an dem einstückig eine Kolbenstange ausgebildet ist, und einen Freikolben, durch den sich die Kolbenstange erstreckt. Die Kolbenbohrung des Gehäuses wird durch den Spannkolben in einen Hochdruckraum und einen Niederdruckraum geteilt, wobei der Freikolben das Hydraulikreservoir des Niederdruckraums gegenüber dem sich außerhalb der Spannvorrichtung befindlichen Luftbereich unter Atmosphärendruck abgrenzt. Da sich bei einer Ein- oder Ausfahrbewegung des Spannkolbens das Volumen des Hochdruckraums ändert, muss zur Kompensation der Niederdruckraum das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum aufnehmen oder entsprechend abgeben, wobei sich der Freikolben nicht nur relativ zur Kolbenstange des Spannkolbens, sondern auch relativ zum Gehäuse bewegt. Um den Niederdruckraum und damit den mit Hydraulikmittel gefüllten Bereich der Spannvorrichtung gegenüber dem Luftraum abzudichten, ist am Freikolben ein Doppeldichtring vorgesehen, der sowohl gegenüber der Kolbenbohrung des Gehäuses als auch gegenüber der Kolbenstange eine Gleitdichtung ausbildet. Bedingt durch den bodenorientierten Aufbau neigt die Kolbenstange dieses autarken Hydraulikspanners zum Kippen, weshalb neben einer aufwändigen Abdichtung des Freikolbens auch nur geringe Toleranzen zulässig sind, wodurch sich insgesamt ein hoher Aufwand für die Herstellung eines solchen autarken Hydraulikspanners ergibt.In addition, there are self-contained clamping devices with a closed hydraulic system, in which a large drop in the hydraulic medium pressure and an idling of the high-pressure chamber inside the closed clamping device is prevented. Such a self-sufficient hydraulic tensioner is already out of the DE 10 2008 016 654 A1 known. This self-contained clamping device comprises a cylindrical housing with a guided in a piston bore of the housing clamping piston on which a piston rod is integrally formed, and a free piston through which the piston rod extends. The piston bore of the housing is divided by the tensioning piston into a high-pressure chamber and a low-pressure chamber, the free piston delimiting the hydraulic reservoir of the low-pressure chamber from the air region located outside the tensioning device below atmospheric pressure. Since the volume of the high-pressure chamber changes when the clamping piston retracts or retracts, the hydraulic fluid must be taken from the high-pressure chamber or released accordingly, with the free piston not only moving relative to the piston rod of the tensioning piston but also relative to the housing. In order to seal the low-pressure chamber and thus filled with hydraulic fluid area of the clamping device relative to the air space, a double sealing ring is provided on the free piston, which forms a sliding seal both with respect to the piston bore of the housing and with respect to the piston rod. Due to the ground-oriented structure, the piston rod of this self-sufficient hydraulic tensioners tends to tilt, which is why only small tolerances are permitted in addition to a complex sealing of the free piston, resulting in a total of high effort for the production of such a self-sufficient hydraulic tensioner.

Der Erfindung liegt insofern die Aufgabe zugrunde, eine autarke Spannvorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Spannvorrichtungen vermeidet oder reduziert.The invention is insofar the task of providing a self-sufficient tensioning device, which avoids or reduces the disadvantages of the known from the prior art clamping devices.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen autarken Spannvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Reservoir für das Hydraulikmittel und eine Volumenausgleichseinrichtung vorgesehen sind, wobei das Reservoir in Fluidverbindung mit dem Niederdruckraum steht und die Volumenausgleichseinrichtung in Form einer beweglichen Reservoirwand ausgebildet ist. Das Reservoir für die Aufnahme des Hydraulikmittels, das zwar in Fluidverbindung mit dem Niederdruckraum steht, aber sich außerhalb der Kolbenbohrung befindet, ermöglicht eine einfache Aufnahme und Abgabe des Hydraulikmittels aus dem Hochdruckraum bei einer Bewegung des Spannkolbens in der Kolbenbohrung ohne einen Freikolben, wobei im Gegensatz zu herkömmlichen autarken Hydraulikspannern mit Freikolben trotz einer verhältnismäßig kurzen Baulänge ein großer Hub des Spannkolbens realisierbar ist. Dazu ist das mit dem Niederdruckraum in Fluidverbindung stehende Reservoir mit einer Volumenausgleichseinrichtung in Form einer beweglichen Reservoirwand ausgebildet. Die bewegliche Reservoirwand der Volumenausgleichseinrichtung ermöglicht die Anpassung des Volumens des Reservoirs auch an extreme Positionen des Spannkolbens und entsprechend einem großen Spannweg zum Vorspannen einer Antriebskette eines Verbrennungsmotors. Neben dem Einsatz als Kettenspanner ist diese autarke Spannvorrichtung auch in gleicher Weise als Riemenspanner einsetzbar. Die erfindungsgemäße autarke Spannvorrichtung benötigt, sobald sie einmal mit dem Hydraulikmittel befüllt ist, keine externe Versorgung und damit auch kein Anschluss an den Motorölkreislauf des Verbrennungsmotors. Das im Bodenbereich der Kolbenbohrung bei einer Einfahrbewegung des Spannkolbens im Hochdruckraum unter hohem Druck stehende Hydraulikmittel entweicht über einen Drosselspalt zwischen Spannkolben und Kolbenbohrung oder einer anderweitigen Drosselöffnung in den Niederdruckraum auf der gegenüberliegenden Seite des Spannkolbens in der Kolbenbohrung. Da der Niederdruckraum in Fluidverbindung mit dem Reservoir für das Hydraulikmittel steht, das bevorzugt in dem Gehäuse der Spannvorrichtung ausgebildet ist, kann die Volumenzunahme des Hydraulikmittels über die Volumenausgleichseinrichtung kompensiert werden, wobei die bewegliche Reservoirwand entsprechend das Volumen des Reservoirs vergrößert ohne einen Druckanstieg im Niederdruckraum bzw. dem Reservoir.This object is achieved in a generic self-sufficient tensioning device according to the invention in that a reservoir for the hydraulic fluid and a volume compensation device are provided, wherein the reservoir is in fluid communication with the low-pressure chamber and the Volume compensation device is designed in the form of a movable reservoir wall. The reservoir for receiving the hydraulic fluid, which is in fluid communication with the low-pressure chamber, but located outside the piston bore, allows easy pickup and delivery of the hydraulic fluid from the high-pressure chamber during movement of the clamping piston in the piston bore without a free piston, in contrast to conventional autarkic hydraulic tensioners with free piston despite a relatively short length, a large stroke of the clamping piston is realized. For this purpose, the standing in fluid communication with the low-pressure chamber reservoir is formed with a volume compensation device in the form of a movable reservoir wall. The movable reservoir wall of the volume balancing device allows the adjustment of the volume of the reservoir also to extreme positions of the tensioning piston and corresponding to a large tensioning path for biasing a drive chain of an internal combustion engine. In addition to use as a chain tensioner, this self-sufficient tensioning device can also be used in the same way as a belt tensioner. The autarkic tensioning device according to the invention, once it has been filled with the hydraulic fluid, requires no external supply and thus also no connection to the engine oil circuit of the internal combustion engine. The in the bottom region of the piston bore at a retraction movement of the clamping piston in the high-pressure chamber under high pressure hydraulic fluid escapes through a throttle gap between clamping piston and piston bore or otherwise throttle opening in the low pressure chamber on the opposite side of the clamping piston in the piston bore. Since the low-pressure chamber is in fluid communication with the reservoir for the hydraulic medium, which is preferably formed in the housing of the clamping device, the increase in volume of the hydraulic fluid can be compensated via the volume compensation device, wherein the movable reservoir wall correspondingly increases the volume of the reservoir without a pressure increase in the low-pressure chamber or the reservoir.

Eine sinnvolle Ausgestaltung sieht vor, dass die Volumenausgleichseinrichtung einen federbelasteten Ausgleichskolben zur Vorspannung und Rückstellung der beweglichen Reservoirwand aufweist. Ein solcher federbelasteter Ausgleichskolben ermöglicht eine einfache Regulierung des Hydraulikmittelinhalts im Reservoir und eine geeignete Beschränkung des Volumens des Reservoirs. Darüber hinaus verhindert ein federbelasteter Ausgleichskolben ein ungewolltes Ansaugen von Luft oder Hydraulikmittel aus der Umgebung in das Reservoir oder den Niederdruckraum, der in Fluidverbindung mit dem Reservoir steht. Um den Hub des federbelasteten Ausgleichskolbens zu begrenzen und eine zu hohe Belastung der beweglichen Reservoirwand zu verhindern, kann die Volumenausgleichseinrichtung einen oberen Anschlag und einen unteren Anschlag für den federbelasteten Ausgleichskolben aufweisen.A useful embodiment provides that the volume compensation device has a spring-loaded compensating piston for biasing and resetting the movable reservoir wall. Such a spring loaded balance piston allows easy regulation of the hydraulic fluid content in the reservoir and a suitable restriction on the volume of the reservoir. In addition, a spring-loaded balance piston prevents unwanted suction of air or hydraulic fluid from the environment in the reservoir or the low-pressure space, which is in fluid communication with the reservoir. In order to limit the stroke of the spring-loaded balance piston and to prevent excessive load on the movable reservoir wall, the volume compensation device may have an upper stop and a lower stop for the spring-loaded balance piston.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die bewegliche Reservoirwand der Volumenausgleichseinrichtung als eine elastische Membran ausgebildet ist. Eine solche elastische Membran ist zum einen undurchlässig für das Hydraulikmittel und ermöglicht zum anderen eine einfache Abdichtung der beweglichen Reservoirwand zum Reservoir. Darüber hinaus ermöglicht die elastische Membran einen gleichmäßigen Druck auf das Hydraulikmittel im Reservoir, auch bei einer ungleichmäßigen Belastung der Membran durch den Federkolben. Der federbelastete Ausgleichskolben kann dabei gleichzeitig zur Führung und Unterstützung der elastischen Membran dienen, insbesondere bei einem ansteigenden Druck im Reservoir.A preferred embodiment provides that the movable reservoir wall of the volume compensation device is designed as an elastic membrane. Such an elastic membrane is on the one hand impermeable to the hydraulic fluid and on the other hand allows easy sealing of the movable reservoir wall to the reservoir. In addition, the elastic membrane allows a uniform pressure on the hydraulic fluid in the reservoir, even with an uneven load on the diaphragm by the spring piston. The spring-loaded compensating piston can simultaneously serve to guide and support the elastic membrane, especially at an increasing pressure in the reservoir.

Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass das Reservoir zumindest teilweise in dem Gehäuse der Spannvorrichtung ausgebildet ist. Neben der Reduzierung der Komponenten der Spannvorrichtung ermöglicht eine teilweise oder einteilige Ausbildung des Reservoirs in dem Gehäuse der Spannvorrichtung auch eine Anordnung des Reservoirs entlang der Flanschfläche der Spannvorrichtung, über die im Betrieb die in der autarken Spannvorrichtung durch den Drosselvorgang entstehende Wärme an das angrenzende Motorbauteil abgegeben werden kann.A further embodiment provides that the reservoir is at least partially formed in the housing of the clamping device. In addition to the reduction of the components of the tensioning device allows a partial or one-piece design of the reservoir in the housing of the tensioning device and an arrangement of the reservoir along the flange of the clamping device through which discharged in the self-sufficient tensioning device by the throttling process heat to the adjacent engine component during operation can be.

Zweckmäßigerweise kann der Spannkolben eine Kolbenstange aufweisen, die auf der Spannseite des Spannkolbens angeordnet ist, wobei die Kolbenstange sich durch den Niederdruckraum erstreckt und stirnseitig aus dem Gehäuse austritt. Das Vorsehen einer Kolbenstange bzw. die Verjüngung des Spannkolbens auf der Seite des Niederdruckraums zu einer Kolbenstange ermöglicht zunächst einmal die Ausbildung eines Hochdruckraums und eines Niederdruckraums in der Kolbenbohrung und deren Trennung durch den Spannkolben. Darüber hinaus reduziert sich die Volumenänderung innerhalb der autarken Spannvorrichtung beim Aus- und Einfahren des Spannkolbens in die Kolbenbohrung bzw. der Kolbenstange in den Niederdruckraum. Für eine gute Abdichtung des Niederdruckraums gegenüber der Kolbenbohrung des Gehäuses und gegenüber der Kolbenstange kann das Gehäuse stirnseitig mit einem Stopfen versehen sein, wobei sich die Kolbenstange durch den Stopfen erstreckt. Dies ermöglicht auch eine gute Führung der Kolbenstange in dem Stopfen sowie eine relativ geringe Dichtfläche zwischen Kolbenstange und Stopfen. Da sich beim Aus- und Einfahren des Spannkolbens bzw. der Kolbenstange in das Gehäuse die Kolbenstange gegenüber dem Stopfen bewegt, ist in dem Stopfen günstigerweise eine Stangendichtung vorgesehen durch den sich die Kolbenstange erstreckt und der den Niederdruckraum gegenüber der Dichtfläche abdichtet.Conveniently, the clamping piston may have a piston rod which is arranged on the clamping side of the clamping piston, wherein the piston rod extends through the low-pressure space and the front side emerges from the housing. The provision of a piston rod or the taper of the clamping piston on the side of the low-pressure chamber to a piston rod initially allows the formation of a high-pressure chamber and a low-pressure chamber in the piston bore and their separation by the clamping piston. In addition, the volume change within the self-sufficient tensioning device when extending and retracting the tensioning piston in the piston bore or the piston rod reduced in the low-pressure chamber. For a good seal of the low-pressure chamber with respect to the piston bore of the housing and with respect to the piston rod, the housing may be provided with a stopper at the end face, wherein the piston rod extends through the plug. This also allows a good guidance of the piston rod in the plug and a relatively small sealing surface between the piston rod and plug. As the piston rod moves relative to the plug during extension and retraction of the tensioning piston or the piston rod into the housing, a rod seal is advantageously provided in the plug the piston rod extends and seals the low-pressure space with respect to the sealing surface.

Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass die wirksame Ausgleichsfläche der beweglichen Reservoirwand größer ist als die Differenz der Querschnittsfläche der Kolbenbohrung abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange. Eine entsprechend große Ausgestaltung der wirksamen Ausgleichsfläche, der beweglichen Reservoirwand, entsprechend der Fläche des elastischen Formwandanteils einer elastischen Membran, ermöglicht eine Reduzierung des notwendigen Hubs der beweglichen Reservoirwand gegenüber des Hubs des Spannkolbens bzw. der Kolbenstange und damit gleichzeitig auch eine Reduzierung des notwendigen Reservoirvolumens für die autarke Spannvorrichtung. Dabei werden die Querschnittsflächen jeweils senkrecht zur Spannvorrichtung des Spannkolbens bzw. der Kolbenstange betrachtet.A particular embodiment provides that the effective compensation surface of the movable reservoir wall is greater than the difference of the cross-sectional area of the piston bore minus the cross-sectional area of the piston rod. A correspondingly large embodiment of the effective compensation surface, the movable reservoir wall, corresponding to the surface of the elastic mold wall portion of an elastic membrane, allows a reduction of the necessary stroke of the movable reservoir wall with respect to the stroke of the clamping piston and the piston rod and thus at the same time a reduction of the necessary reservoir volume for the self-sufficient tensioner. The cross-sectional areas are each considered perpendicular to the clamping device of the clamping piston or the piston rod.

Eine alternative Ausbildung sieht vor, dass die Querschnittsfläche der Kolbenstange zwischen 1% und 50%, bevorzugt zwischen 3% und 30%, insbesonder zwischen 5% und 15%, der wirksamen Ausgleichsfläche der beweglichen Reservoirwand beträgt. Eine relativ kleine Querschnittsfläche der Kolbenstange im Verhältnis zur Ausgleichsfläche der beweglichen Reservoirwand minimiert das notwendige Reservoirvolumen und damit auch die Baugröße der autarken Spannvorrichtung im Verhältnis zum möglichen Arbeitshub des Spannkolbens bzw. der Kolbenstange.An alternative embodiment provides that the cross-sectional area of the piston rod is between 1% and 50%, preferably between 3% and 30%, in particular between 5% and 15%, of the effective compensation surface of the movable reservoir wall. A relatively small cross-sectional area of the piston rod in relation to the compensation surface of the movable reservoir wall minimizes the necessary reservoir volume and thus also the size of the self-sufficient tensioning device in relation to the possible working stroke of the tensioning piston or the piston rod.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zwischen dem Hochdruckraum und dem Reservoir ein Rückschlagventil vorgesehen ist, um den Hochdruckraum mit Hydraulikmittel aus dem Reservoir zu versorgen. Dadurch lässt sich die Fluidversorgung und Druckhaltung des Hochdruckraums sicherstellen, wobei in einer sinnvollen Reihenanordnung von Reservoir, Hochdruckraum und Niederdruckraum das Rückschlagventil zur Versorgung des Hochdruckraums aus dem Reservoir am Boden der Kolbenbohrung des Gehäuses angeordnet ist.An advantageous embodiment provides that between the high-pressure chamber and the reservoir, a check valve is provided to supply the high-pressure chamber with hydraulic fluid from the reservoir. As a result, the fluid supply and pressure maintenance of the high-pressure chamber can be ensured, the check valve for supplying the high-pressure chamber from the reservoir to the bottom of the piston bore of the housing being arranged in a sensible series arrangement of reservoir, high-pressure chamber and low-pressure chamber.

Eine besondere Ausgestaltung der autarken Spannvorrichtung sieht vor, dass zwischen dem Hochdruckraum und dem Reservoir eine Drosselöffnung vorgesehen ist. Dabei kann diese Drosselöffnung zusätzlich oder alternativ zum Leckspalt zwischen Spannkolben und Kolbenbohrung vorgesehen sein. Über eine solche Drosselöffnung, die in einfachster Weise als Bohrung in der Gehäusewandung vorgesehen sein kann, lässt sich das Dämpfungsverhalten der autarken Spannvorrichtung gut einstellen und eine von der Viskosität des Hydraulikmittels, d. h. der Temperatur des Hydraulikmittels, unabhängigere Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens erreichen. Dabei kann zur ausreichenden bzw. verstärkten Dämpfung des Spannkolbens in einer Endlage des Spannkolbens, d. h. in der Nähe des Bodens der Kolbenbohrung, die Drosselöffnung in einer Seitenwandung des Gehäuses angeordnet und mittels des Spannkolbens verschließbar sein. Bei einem sehr tiefen Einrücken des Spannkolbens in die Kolbenbohrung verschließt der Spannkolben die in der Seitenwandung der Kolbenbohrung vorgesehene Drosselöffnung, so dass sich bei einem weiteren Einrücken des Spannkolbens in Richtung des Bodens der Kolbenbohrung die Dämpfung deutlich erhöht ist. So kann ein Klappern der Antriebskette über die verbleibende Spannung und stärkere Dämpfung des Spannkolbens verhindert werden.A particular embodiment of the self-sufficient tensioning device provides that a throttle opening is provided between the high-pressure chamber and the reservoir. In this case, this throttle opening may be provided additionally or alternatively to the leakage gap between clamping piston and piston bore. About such a throttle opening, which can be provided in the simplest way as a bore in the housing, the damping behavior of the self-sufficient tensioning device can be well adjusted and one of the viscosity of the hydraulic fluid, d. H. reach the temperature of the hydraulic fluid, more independent damping of the retraction movement of the clamping piston. In this case, for sufficient or increased damping of the clamping piston in an end position of the clamping piston, d. H. in the vicinity of the bottom of the piston bore, the throttle opening may be arranged in a side wall of the housing and be closable by means of the tensioning piston. At a very deep engagement of the clamping piston in the piston bore of the clamping piston closes the provided in the side wall of the piston bore throttle opening, so that in a further engagement of the clamping piston in the direction of the bottom of the piston bore, the damping is significantly increased. Thus, a rattling of the drive chain on the remaining tension and greater damping of the tensioning piston can be prevented.

Bevorzugt kann im Betrieb der Druckunterschied des Hydraulikmittels im Niederdruckraum und dem Reservoir zum Atmosphärendruck der Umgebung zwischen –0,2 bar und 2,0 bar betragen. Dieser geringe Druckunterschied gegenüber dem Atmosphärendruck kann in Abhängigkeit der Dichtigkeit der Stangendichtung und dem Druck des federbelasteten Ausgleichskolbens auf die bewegliche Membranwand eine verhältnismäßig einfache Abdichtung der autarken Spannvorrichtung gegenüber der Umgebung ermöglichen. Dabei herrscht im Betreib üblicherweise ein leichten Überdruck. Ein geringer Unterdruck im Niederdruckraum und dem Reservoir entsteht lediglich aufgrund der Trägheit des Systems bei einem schnellen Ausfahren des Spannkolbens. Darüber hinaus umfasst die verhältnismäßig einfache Abdichtung der autarken Spannvorrichtung, insbesondere die Abdichtung zwischen der Kolbenstange und dem Stopfen, auch die Möglichkeit, den Hydraulikmittelinhalt im Reservoir auszugleichen, sobald der federbelastete Ausgleichskolben am oberen oder unteren Anschlag anliegt. Bei einem fehlenden Volumenausgleich durch einen am oberen oder unteren Anschlag anliegenden Ausgleichskolben kann der Druck im Hydraulikmittelreservoir deutlich stärker gegenüber dem Atmosphärendruck schwanken und über die Dichtung zwischen der Kolbenstange und dem Gehäuse bzw. Stopfen Hydraulikmittel in das Reservoir einsaugen bzw. aus dem Reservoir abgeben und so für einen Ausgleich eines zu großen oder zu niedrigen Hydraulikmittelinhalts im Reservoir sorgen.During operation, the pressure difference of the hydraulic medium in the low-pressure space and the reservoir to the atmospheric pressure of the environment may preferably be between -0.2 bar and 2.0 bar. This small pressure difference with respect to the atmospheric pressure may allow a relatively simple sealing of the self-sufficient clamping device relative to the environment, depending on the tightness of the rod seal and the pressure of the spring-loaded compensating piston on the movable diaphragm wall. There is usually a slight overpressure in operation. A slight negative pressure in the low-pressure chamber and the reservoir arises only due to the inertia of the system in a fast extension of the clamping piston. In addition, the relatively simple sealing of the autarkic clamping device, in particular the seal between the piston rod and the plug, also includes the possibility to balance the hydraulic fluid content in the reservoir as soon as the spring-loaded compensating piston rests against the upper or lower stop. In the case of a lack of volume compensation by means of a compensating piston applied to the upper or lower stop, the pressure in the hydraulic fluid reservoir can fluctuate significantly more strongly than the atmospheric pressure and suck in hydraulic fluid into the reservoir via the seal between the piston rod and the housing or stopper and release it from the reservoir and so on compensate for excessive or too low hydraulic fluid in the reservoir.

Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit einer ein Antriebskettenrad und mindestens ein Abriebskettenrad miteinander verbindenden Antriebskette und einer die Antriebskette spannenden autarken Spannvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Durch die autarke Ausbildung der Spannvorrichtung benötigt dieser Kettentrieb eines Verbrennungsmotors keinen Anschluss an den Motorölkreislauf. Daher kann auch beim Absinken des Drucks im Motorölkreislauf eine zuverlässige Funktion der Spannvorrichtung gewährleistet werden. Somit ergibt sich weiter die Möglichkeit, eine Schmierung des Verbrennungsmotors jenseits eines von einer Motorölpumpe angetriebenen Motorölkreislaufs zu realisieren. Die autarke Spannvorrichtung in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann in annähernd gleicher Weise auch für einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden.Furthermore, the present invention relates to a chain drive for an internal combustion engine having a driving chain and at least one Abriebεettenrad interconnecting drive chain and the drive chain exciting autarkic tensioning device according to one of the embodiments described above. Due to the self-sufficient design of the tensioning device, this chain drive of an internal combustion engine requires no connection to the engine oil circuit. Therefore, even when the pressure in the engine oil circuit drops, a reliable function of the tensioner can be achieved be guaranteed. Thus, there is also the possibility of realizing lubrication of the internal combustion engine beyond an engine oil circuit driven by an engine oil pump. The self-sustaining tensioning device in the previously described embodiments can also be used for a belt drive of an internal combustion engine in approximately the same way.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, the present invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kettentriebs mit einer erfindungsgemäßen autarken Spannvorrichtung, und 1 a schematic representation of a chain drive according to the invention with a self-sufficient tensioning device according to the invention, and

2 eine perspektivische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen autarken Spannvorrichtung. 2 a perspective sectional view of a self-sufficient tensioning device according to the invention.

Der in 1 dargestellte Steuerkettentrieb 1 eines Verbrennungsmotors umfasst zwei oben liegende Nockenwellenkettenräder 2, ein unten liegendes Kurbelwellenkettenrad 3, eine um diese herum geschlungene Steuerkette 4, eine Führungsschiene 5 zur Führung der Steuerkette 4 im Leertrum des Steuerkettentriebs 1 und eine schwenkbar angeordnete Spannschiene 6, die im Lasttrum des Steuerkettentriebs 1 auf die Steuerkette 4 drückt. Dabei wird die Spannschiene 6 mittels einer in Verbrennungsmotor befestigten, autarken Spannvorrichtung 8 an die Steuerkette 4 gedrückt. Dabei ist die autarke Spannvorrichtung 8 als Flanschspanner ausgebildet und durch Befestigungsmittel 12 an einem Motorbauteil 7 angeflanscht, siehe auch 2. Dabei tritt die Kolbenstange 9 der Spannvorrichtung 8 auf den Andrückbereich 10 der schwenkbar angeordneten Spannschiene 6 und damit auch auf die Steuerkette 4 im Lasttrum des Steuerkettentriebs 1.The in 1 illustrated timing chain drive 1 an internal combustion engine comprises two overhead camshaft sprockets 2 , a bottom crankshaft sprocket 3 , a timing chain looped around it 4 , a guide rail 5 to guide the timing chain 4 in the slack side of the timing chain drive 1 and a pivotally mounted clamping rail 6 in the load area of the timing chain drive 1 on the timing chain 4 suppressed. This is the tensioning rail 6 by means of an internal combustion engine mounted, self-sufficient tensioning device 8th to the timing chain 4 pressed. Here is the self-sufficient tensioning device 8th designed as a flange clamp and fastener 12 on an engine component 7 Flanged, see also 2 , The piston rod occurs 9 the tensioning device 8th on the pressure area 10 the pivotally mounted clamping rail 6 and thus also on the timing chain 4 in the load area of the timing chain drive 1 ,

2 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 8 anhand einer Schnittdarstellung durch die als Flanschspanner ausgebildete autarke Spannvorrichtung 8. Die Spannvorrichtung 8 umfasst ein Gehäuse 11, das als Bohr- und Frästeil ausgebildet ist, das über mehrere Befestigungsmittel 12 an einem Motorbauteil 7 befestigt ist. Das Gehäuse 11 weist eine zylindrische Kolbenbohrung 13 auf, in der der Spannkolben 14 mit der am Spannkolben 14 in Spannrichtung vorstehenden Kolbenstange 9 verschiebbar geführt ist. Wie in 1 gezeigt, drückt der Endstopfen 15 am spannseitigen Ende der Kolbenstange 9 auf den Antriebsbereich 10 der Spannschiene 6 auf, um die Steuerkette 4 mittels der Spannschiene 6 vorzuspannen. 2 shows the structure of a clamping device according to the invention 8th based on a sectional view of the trained as a flange tensioner autarkic tensioning device 8th , The tensioning device 8th includes a housing 11 , which is designed as a drill and milled part, which has several fasteners 12 on an engine component 7 is attached. The housing 11 has a cylindrical piston bore 13 on, in which the tensioning piston 14 with the on the tensioning piston 14 in the clamping direction projecting piston rod 9 slidably guided. As in 1 shown, presses the end plug 15 at the tension end of the piston rod 9 on the drive area 10 the tensioning rail 6 on to the timing chain 4 by means of the tensioning rail 6 pretension.

Der Spannkolben 14 ist als Hohlkolben ausgebildet und weist in seinem Inneren eine Druckfeder 16 auf, die gegen die Stirnseite 17 des hohlzylindrischen Spannkolbens 14 drückt und den Spannkolben 14 in Spannrichtung vorspannt. An der Stirnseite 17 schließt sich in Spannrichtung die Kolbenstange 9 an, wobei in der Kolbenstange 9 ein Hydraulikmittelkanal 18 vorgesehen ist, der von dem Endstopfen 15 verschlossen wird. Am Boden der Kolbenbohrung 13 ist ein Rückschlagventil 19 angeordnet, das über die Druckfeder 16 in dessen Ventilsitz im Boden der Kolbenbohrung 13 gedrückt wird.The tensioning piston 14 is designed as a hollow piston and has in its interior a compression spring 16 on, against the front 17 of the hollow cylindrical clamping piston 14 pushes and the tensioning piston 14 biased in the tensioning direction. At the front 17 closes in the clamping direction, the piston rod 9 on, being in the piston rod 9 a hydraulic fluid channel 18 is provided, that of the end plug 15 is closed. At the bottom of the piston bore 13 is a check valve 19 arranged over the compression spring 16 in the valve seat in the bottom of the piston bore 13 is pressed.

In der Kolbenbohrung 13 ist zwischen dem Boden der Kolbenbohrung 13 und dem hohlzyindrischen Spannkolben 14 ein Hochdruckraum 20 ausgebildet, der über das Rückschlagventil 19 mit Hydraulikmittel versorgt wird. Im Betriebszustand ist der Hochdruckraum 20 mit einem Hydraulikmittel unter einem gewissen Betriebsdruck gefüllt, um bei einem Einfahren des Spannkolbens 14 in die Kolbenbohrung 13 eine hydraulische Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 zu ermöglichen. Jenseits des Spannkolbens 14 befindet sich im spannseitigen offenen Ende der Kolbenbohrung 13 ein Niederdruckraum 21, in dem das Hydraulikmittel mit einem geringen Überdruck gegenüber Atmosphärendruck vorliegt. Am spannseitigen offenen Ende der Kolbenbohrung 13 ist ein Stopfen 22 vorgesehen, in dem eine ringförmige Stangendichtung 23 angeordnet ist und durch den hindurch sich die Kolbenstange 9 aus dem Niederdruckraum 21 nach außen erstreckt, wobei die Stangendichtung 23 den Niederdruckraum 21 gegenüber der sich durch den Stopfen 22 nach außen erstreckenden Kolbenstange 9 abdichtet. Der Niederdruckraum 21 ist über einen Verbindungskanal 24 mit einem Reservoir 25 für das Hydraulikmittel, üblicherweise Motoröl des zugehörigen Verbrennungsmotors, fluidmäßig verbunden. Das Hydraulikmittel-Reservoir 25 erstreckt sich entlang des Flanschbereiches 26 des Gehäuses 11 von dem am spannseitigen Ende des Gehäuses 11 befindlichen Verbindungskanal 24 zum Niederdruckraum 21 bis zum Gehäuseboden 27, in dem eine Fluidzuführung 28 zum Rückschlagventil 19 vorgesehen ist. Über die Fluidzuführung 28 und das Rückschlagventil 19 wird der Hochdruckraum 20 bei einer Ausfahrbewegung des Spannkolbens 14 mit Hydraulikmittel versorgt, wobei das Rückschlagventil 19 das Hydraulikmittel nur in Richtung des Hochdruckraums 20 hindurch lässt, und in der entgegengesetzten Richtung den Ventildurchgang verschließt, um die Schwingungsdämpfung der Spannvorrichtung 8 zu ermöglichen.In the piston bore 13 is between the bottom of the piston bore 13 and the hollow-cylindrical tensioning piston 14 a high pressure room 20 formed by the check valve 19 supplied with hydraulic fluid. In operation, the high-pressure chamber 20 filled with a hydraulic fluid under a certain operating pressure in order to retract the tensioning piston 14 into the piston bore 13 a hydraulic damping of the retraction movement of the clamping piston 14 to enable. Beyond the tensioning piston 14 is located in the tension-side open end of the piston bore 13 a low pressure room 21 in which the hydraulic fluid is present with a slight overpressure relative to atmospheric pressure. At the tension-side open end of the piston bore 13 is a stopper 22 provided in which an annular rod seal 23 is arranged and through which passes the piston rod 9 from the low pressure room 21 extends outward, with the rod seal 23 the low pressure room 21 opposite to itself through the stopper 22 outwardly extending piston rod 9 seals. The low pressure room 21 is via a connection channel 24 with a reservoir 25 for the hydraulic fluid, usually engine oil of the associated internal combustion engine, fluidly connected. The hydraulic fluid reservoir 25 extends along the flange area 26 of the housing 11 from the at the tension end of the housing 11 located connection channel 24 to the low-pressure room 21 to the housing bottom 27 in which a fluid supply 28 to the check valve 19 is provided. About the fluid supply 28 and the check valve 19 becomes the high-pressure room 20 during an extension movement of the tensioning piston 14 supplied with hydraulic fluid, wherein the check valve 19 the hydraulic fluid only in the direction of the high-pressure chamber 20 through, and in the opposite direction closes the valve passage to the vibration damping of the tensioning device 8th to enable.

Am Gehäuseboden 27 ist zur Begrenzung des Hydraulikmittelreservoirs 25 eine Volumenausgleichseinrichtung 29 vorgesehen. Dabei ist in dieser Ausführungsform die Volumenausgleichseinrichtung 29 als separates Bauteil ausgebildet, das an das Gehäuse 11 montiert wird, um das Reservoir 25 auszubilden, jedoch kann die Volumenausgleichseinrichtung 29 auch als Teil des Gehäuses 11 ausgeführt sein. Die Volumenausgleichseinrichtung 29 besteht aus einem einseitigen offenen Hohlkörper 30, bevorzugt einen hohlzylindrischer Körper, der entsprechend dem Gehäuseboden 27 dimensioniert und ausgeformt ist. Über die Öffnung des Hohlkörpers 30 erstreckt sich eine elastische Membran 31, die die bewegliche Reservoirwand der Volumenausgleichseinrichtung 29 ausbildet und gleichzeitig auch die Abdichtung zwischen dem Hohlkörper 30 und dem Gehäuseboden 27 bewirkt. Die elastische Membran 31 liegt auf der dem Reservoir 25 abgewandten Seite auf einem Ausgleichskolben 32 auf, der ungewollte Ausstülpungen und einseitige Überlastung der elastischen Membran 31 verhindert. Der Ausgleichskolben 32 wird über eine Schraubenfeder 33 in Richtung der elastischen Membran 31 vorgespannt und sorgt bei einem abnehmenden Volumen des Hydraulikmittels im Reservoir 25 für das Nachrücken der beweglichen Reservoirwand, d. h. der elastischen Membran 31, und damit auch zur Aufrechterhaltung des Hydraulikmitteldrucks im Reservoir 25, der im Wesentlichen durch die druckabhängige Durchlässigkeit der Stangendichtung 23 gegenüber der Kolbenstange 9 bestimmt wird. Der Ausgleichskolben 32 ist in einer Hülse 34 des Hohlkörpers 30 geführt, wobei die Hülse 34 zusammen mit dem pilzförmigen Ausgleichskolben 32 einen unterer Anschlag 35 und einen oberen Anschlag 36 ausbildet.At the bottom of the case 27 is to limit the hydraulic fluid reservoir 25 a volume compensation device 29 intended. In this case, in this embodiment, the volume compensation device 29 designed as a separate component which is connected to the housing 11 is mounted to the reservoir 25 form, however, the volume compensation device 29 also as part of the case 11 be executed. The volume compensation device 29 consists of a one-sided open hollow body 30 . preferably a hollow cylindrical body corresponding to the housing bottom 27 dimensioned and shaped. About the opening of the hollow body 30 extends an elastic membrane 31 that the movable reservoir wall of the volume compensation device 29 forms and at the same time the seal between the hollow body 30 and the caseback 27 causes. The elastic membrane 31 lies on the reservoir 25 opposite side on a balance piston 32 on, the unwanted protuberances and unilateral overload of the elastic membrane 31 prevented. The balance piston 32 is via a coil spring 33 in the direction of the elastic membrane 31 biased and provides for a decreasing volume of hydraulic fluid in the reservoir 25 for the advancement of the movable reservoir wall, ie the elastic membrane 31 , and thus also to maintain the hydraulic fluid pressure in the reservoir 25 essentially due to the pressure-dependent permeability of the rod seal 23 opposite the piston rod 9 is determined. The balance piston 32 is in a sleeve 34 of the hollow body 30 guided, with the sleeve 34 together with the mushroom-shaped balance piston 32 a lower stop 35 and an upper stop 36 formed.

Im Bereich des Hochdruckraums 20 ist in der Seitenwand der Kolbenbohrung 13 eine Drosselöffnung 37 vorgesehen, aus der bei einer Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 in die Kolbenbohrung 13 das Hydraulikmittel direkt aus dem Hochdruckraum 20 in das Hydraulikmittel-Reservoir 25 entweichen kann, um so die Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 gezielt zu dämpfen.In the area of the high pressure room 20 is in the side wall of the piston bore 13 a throttle opening 37 provided, from the case of a retraction movement of the clamping piston 14 into the piston bore 13 the hydraulic fluid directly from the high pressure chamber 20 into the hydraulic fluid reservoir 25 can escape, so as the retraction of the tensioning piston 14 to dampen targeted.

Im Folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise der oben beschriebenen autarken Spannvorrichtung 8 näher erläutert.In the following, the operation and operation of the self-contained tensioning device described above 8th explained in more detail.

Die hier beschriebene erfindungsgemäße autarke Spannvorrichtung 8 wird bevorzugt für einen Kettentrieb 1 eines Verbrennungsmotors verwendet. Im Betrieb drückt der Spannkolben 14 der Spannvorrichtung 8 mittels der Vorspannung der Druckfeder 16 über die Kolbenstange 9 und den Endstopfen 15 der Kolbenstange 9 gegen den Andrückbereich 10 einer Spannschiene 6, um die Antriebskette 4 eines Kettentriebs 1 zu spannen. Bei einer Ausführung der Spannvorrichtung 8 als Riemenspanner drückt die Kolbenstange 9 über eine entsprechende Andrückrolle auf einen Antriebsriemen. Unabhängig von dem Einsatz der Spannvorrichtung 8 strömt bei einem Ausrücken des Spannkolbens 14 aus der Kolbenbohrung 13 das Hydraulikmittel aus dem Reservoir 25 über die Fluidzuführung 28 im Gehäuseboden 27 und das Rückschlagventil 19 in den Hochdruckraum 20, um das durch das Ausrücken des Spannkolbens 14 vergrößerte Volumen des Hochdruckraums 20 auszufüllen.The autarkic clamping device according to the invention described here 8th is preferred for a chain drive 1 used an internal combustion engine. During operation, the tensioning piston pushes 14 the tensioning device 8th by means of the bias of the compression spring 16 over the piston rod 9 and the end plug 15 the piston rod 9 against the pressure area 10 a tensioning rail 6 to the drive chain 4 a chain drive 1 to stretch. In one embodiment of the clamping device 8th as a belt tensioner presses the piston rod 9 via a corresponding pressure roller on a drive belt. Regardless of the use of the clamping device 8th flows when the tensioning piston disengages 14 from the piston bore 13 the hydraulic fluid from the reservoir 25 via the fluid supply 28 in the case back 27 and the check valve 19 in the high pressure room 20 to the by the disengagement of the tensioning piston 14 enlarged volume of the high-pressure chamber 20 fill.

Bei einer Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 in den Hochdruckraum 20, wenn beispielsweise bei einer Schwingungsbewegung der Spannschiene 6 oder einer Andrückrolle ein Druck über den Endstopfen 15 und die Kolbenstange 9 mit dem Spannkolben 14 ausgeübt wird, wird diese Einfahrbewegung durch das im Hochdruckraum 20 sich befindende Hydraulikmittel gedämpft. Da das üblicherweise als Hydraulikmittel eingesetzte Motoröl des Verbrennungsmotors nicht durch das Rückschlagventil 19 in das Reservoir 25 zurückströmen kann, erhöht die Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 den Fluiddruck des Hydraulikmittels im Hochdruckraum 20. Bei einem ansteigenden Druck im Hochdruckraum 20 strömt das Hydraulikmittel durch den sehr schmalen und langen ringförmigen Leckspalt zwischen der Kolbenbohrung 13 und der Außenwandung des hohlzylindrischen Spannkolbens 14, der in der gezeigten Ausführungsform lediglich zwischen 5 μm und 30 μm beträgt. Dieser sehr schmale Leckspalt bewegt über den sehr geringen Volumenstrom, der über dem Leckspalt vom Hochdruckraum 20 in den Niederdruckraum 21 strömt, einen sehr hohen Widerstand gegen die Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 und damit nur eine sehr harte Dämpfung. Darüber hinaus ist die Dämpfung über den Leckspalt zwischen Spannkolben 14 und Kolbenbohrung 13 sehr abhängig von der Viskosität des Hydraulikmittels und damit auch von der Temperatur des Hydraulikmittels.At a retraction movement of the clamping piston 14 in the high pressure room 20 if, for example, during a vibration movement of the tensioning rail 6 or a pressure roller a pressure on the end plug 15 and the piston rod 9 with the tensioning piston 14 is exercised, this retraction is by the in the high pressure chamber 20 dampening hydraulic means dampened. Since the engine oil of the internal combustion engine, which is usually used as a hydraulic medium, does not pass through the check valve 19 in the reservoir 25 can flow back, increases the retraction of the clamping piston 14 the fluid pressure of the hydraulic fluid in the high-pressure chamber 20 , At an increasing pressure in the high-pressure chamber 20 the hydraulic fluid flows through the very narrow and long annular leakage gap between the piston bore 13 and the outer wall of the hollow cylindrical clamping piston 14 which in the embodiment shown is only between 5 μm and 30 μm. This very narrow leakage gap moves over the very low volume flow, which is above the leakage gap from the high-pressure chamber 20 in the low pressure room 21 flows, a very high resistance to the retraction movement of the clamping piston 14 and therefore only a very hard damping. In addition, the damping over the leakage gap between clamping piston 14 and piston bore 13 very dependent on the viscosity of the hydraulic fluid and thus also on the temperature of the hydraulic fluid.

Zur hydraulischen Abstimmung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 8 und zur Erzielung einer möglichst viskositätsunabhängigen Dämpfung ist im Hochdruckraum 20 in der Seitenwandung der Kolbenbohrung 13 eine zusätzliche Drosselöffnung 37 vorgesehen, über die bei einer Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum 20 direkt in das Hydraulikmittel-Reservoir 25 entweichen kann. Über eine geeignete Dimensionierung der Drosselöffnung 37 ist ein Dämpfungsverhalten der erfindungsgemäßen autarken Spannvorrichtung 8 erreichbar, das im Wesentlichen unabhängig von der Viskosität des Hydraulikmittels ist. Dazu ist die Drosselöffnung 37 in der hier gezeigten Ausführungsform als Bohrung mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1,0 mm bei einer Länge von 0,5 bis 2,0 mm ausgebildet.For hydraulic adjustment of the tensioning device according to the invention 8th and to achieve a possible viscosity-independent damping is in the high-pressure chamber 20 in the side wall of the piston bore 13 an additional throttle opening 37 provided over the case of a retraction movement of the tensioning piston 14 the hydraulic fluid from the high-pressure chamber 20 directly into the hydraulic fluid reservoir 25 can escape. About a suitable dimensioning of the throttle opening 37 is a damping behavior of the self-sufficient tensioning device according to the invention 8th achievable, which is substantially independent of the viscosity of the hydraulic medium. This is the throttle opening 37 formed in the embodiment shown here as a bore with a diameter of 0.1 to 1.0 mm at a length of 0.5 to 2.0 mm.

Die Anordnung der Drosselöffnung 37 in der Seitenwand der Kolbenbohrung 13 und in einem Abstand zum Boden der Kolbenbohrung 13 ermöglicht darüber hinaus eine sogenannte Endlagendämpfung des Spannkolbens 14. Sobald der Spannkolben 14 bei einer Einfahrbewegung über einen kritischen Endlagenpunkt, der durch die Position der Drosselöffnung 37 bestimmt wird, hinaus bewegt, verdeckt die Außenwandung des Spannkolbens 14 die Drosselöffnung 37, so dass bei einer weiteren Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 in die Kolbenbohrung 13 nur noch die harte Dämpfung des Leckspalts zwischen Kolbenbohrung 13 und Spannkolben 14 wirksam und die weitere Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 stärker gedämpft ist. Dadurch wird insbesondere ein Klappern oder Schlagen der Antriebskette 4 in einem eingefahrenen Zustand des Spannkolbens 14 vermindert.The arrangement of the throttle opening 37 in the side wall of the piston bore 13 and at a distance to the bottom of the piston bore 13 also allows a so-called end position damping of the clamping piston 14 , As soon as the tensioning piston 14 during a retraction movement over a critical end position point, which is determined by the position of the throttle opening 37 is determined, moved out, obscured the outer wall of the clamping piston 14 the throttle opening 37 , so that at a further retraction of the clamping piston 14 into the piston bore 13 only the hard damping of the leakage gap between the piston bore 13 and tensioning piston 14 effective and the further retraction of the tensioning piston 14 is more muted. As a result, in particular a rattling or hitting the drive chain 4 in a retracted state of the tensioning piston 14 reduced.

Bei einer Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 in die Kolbenbohrung 13 strömt das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum 20 über den Leckspalt zwischen Kolbenbohrung 13 und Spannkolben 14 in den Niederdruckraum 21 und von dort über den Verbindungskanal 24 in das Hydraulikmittel-Reservoir 25 sowie über die Drosselöffnung 37 in der Seitenwand der Kolbenbohrung 13 direkt aus dem Hochdruckraum 20 in das Hydraulikmittel-Reservoir 25, wodurch sich das Volumen des Hydraulikmittels im Reservoir 25 erhöht. Das sich erhöhende Volumen des Hydraulikmittels im Reservoir 25 drückt auf die durch den Ausgleichskolben 32 und die Schraubenfeder 33 leicht vorgespannte elastische Membran 31 und bewegt diese Reservoirwand nach außen in den Hohlkörper 30 der Volumenausgleichseinrichtung 29. Da die Querschnittsfläche der in das Gehäuse 11 der Spannvorrichtung 8 einfahrenden Kolbenstange 9 kleiner ist als die Querschnittsfläche des in den Hochdruckraum 20 einfahrenden Spannkolben 14 muss die bewegliche Reservoirwand der Volumenausgleichseinrichtung 29 nur das von der Kolbenstange 9 verdrängte Volumen ausgleichen, da sich bei einer Verkleinerung des Hochdruckraums 20 gleichzeitig das Volumen des Niederdruckraums 21 erhöht im Verhältnis der Differenz der Querschnittsfläche der Kolbenbohrung 13 abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange 9 dividiert durch die Querschnittsfläche der Kolbenbohrung 13. Entsprechend kann ein relativ kleiner Hub der beweglichen Reservoirwand einen relativ großen Bewegungshub der Kolbenstange 9 bzw. des Spannkolbens 14 ermöglichen. Dieses Verhältnis verbessert sich mit einem Anstieg der wirksamen Ausgleichsfläche der beweglichen Reservoirwand, hier der elastischen Membran 31, der Volumenausgleichseinrichtung 29. Der gesamte Bewegungshub des Spannkolbens 14 ist in 2 durch die Abstandspfeile zwischen dem Boden der Kolbenbohrung 13 und dem Spannkolben 14 sowie zwischen dem Spannkolben 14 und dem Stopfen 22 abgebildet.At a retraction movement of the clamping piston 14 into the piston bore 13 the hydraulic fluid flows out of the high-pressure chamber 20 over the leakage gap between the piston bore 13 and tensioning piston 14 in the low pressure room 21 and from there via the connection channel 24 into the hydraulic fluid reservoir 25 as well as the throttle opening 37 in the side wall of the piston bore 13 directly from the high pressure room 20 into the hydraulic fluid reservoir 25 , which reduces the volume of hydraulic fluid in the reservoir 25 elevated. The increasing volume of hydraulic fluid in the reservoir 25 press on through the balance piston 32 and the coil spring 33 slightly pre-stressed elastic membrane 31 and moves this reservoir wall out into the hollow body 30 the volume compensation device 29 , Because the cross-sectional area of the housing 11 the tensioning device 8th retracting piston rod 9 smaller than the cross-sectional area of the in the high-pressure chamber 20 retracting clamping piston 14 must the movable reservoir wall of the volume compensation device 29 only that of the piston rod 9 Replace displaced volume, as at a reduction of the high-pressure chamber 20 at the same time the volume of the low-pressure space 21 increases in proportion to the difference of the cross-sectional area of the piston bore 13 minus the cross-sectional area of the piston rod 9 divided by the cross-sectional area of the piston bore 13 , Accordingly, a relatively small stroke of the movable reservoir wall a relatively large stroke of movement of the piston rod 9 or of the tensioning piston 14 enable. This ratio improves with an increase in the effective compensation surface of the movable reservoir wall, here the elastic membrane 31 , the volume compensation device 29 , The entire movement stroke of the tensioning piston 14 is in 2 through the distance arrows between the bottom of the piston bore 13 and the tensioning piston 14 and between the tensioning piston 14 and the stopper 22 displayed.

Die Volumenausgleichseinrichtung 29 der erfindungsgemäßen autarken Spannvorrichtung 8 besitzt einen unteren Anschlag 35 und einen oberen Anschlag 36, die gemeinsam eine zu hohe Belastung der elastischen Membran 31 verhindern. Darüber hinaus regulieren die Anschläge 35, 36 den Hydraulikmittelinhalt des Reservoirs 25. Falls im Betrieb das Volumen des Hydraulikmittels durch Verluste sinkt, kann die elastische Membran 13 die Volumenänderungen ggf. nicht mehr vollständig ausgleichen, so dass bei einer Ausfahrbewegung des Spannkolbens 14 der Druck im Hydraulikmittel-Reservoir 25 und im damit verbundenen Niederdruckraum 21 unter den Umgebungsdruck sinkt, üblicherweise Atmosphärendruck, kann die autarke Spannvorrichtung 8 zwischen der Stangendichtung 23 und der Kolbenstange 9 Hydraulikmittel in den Niederdruckraum 21 einsaugen und fehlendes Hydraulikmittel ausgleichen. Sollte die Spannvorrichtung 8 jedoch zu viel Hydraulikmittel ansaugen, würde der Druck des Hydraulikmittels im Reservoir 25 und dem Niederdruckraum 21 bei einem Anschlag des Ausgleichskolbens 25 am unteren Anschlag 35 deutlich gegenüber dem Umgebungsdruck ansteigen und Hydraulikmittel würde zwischen Kolbenstange 9 und Stangendichtung 23 entweichen.The volume compensation device 29 the self-sufficient tensioning device according to the invention 8th has a lower stop 35 and an upper stop 36 that together put too much stress on the elastic membrane 31 prevent. In addition, the attacks regulate 35 . 36 the hydraulic fluid content of the reservoir 25 , If, during operation, the volume of the hydraulic fluid decreases due to losses, the elastic membrane can 13 If necessary, the volume changes no longer completely compensate, so that when the tensioning piston moves out 14 the pressure in the hydraulic fluid reservoir 25 and in the associated low-pressure room 21 Under the ambient pressure drops, usually atmospheric pressure, the self-sufficient tensioning device 8th between the rod seal 23 and the piston rod 9 Hydraulic fluid in the low-pressure chamber 21 Aspirate and compensate for missing hydraulic fluid. Should the tensioning device 8th However, to suck in too much hydraulic fluid, the pressure of the hydraulic fluid in the reservoir 25 and the low-pressure room 21 at a stop of the balance piston 25 at the bottom stop 35 significantly increase relative to the ambient pressure and hydraulic fluid would between piston rod 9 and rod seal 23 escape.

Der Ausfahrbewegung des Spannkolbens 14 bzw. der Kolbenstange 9 aus der autarken Spannvorrichtung 8 erfolgt über die Vorspannung der Druckfeder 16 im Hochdruckraum 20. Sobald am Endstopfen 15 der Kolbenstange 9 keine äußere Kraft mehr anlegt, drückt die Druckfeder 16 den Spannkolben 14 zusammen mit der Kolbenstange 9 in Richtung des offenen Endes der Kolbenbohrung 13, d. h. in Spannrichtung. Durch die Ausfahrbewegung des Spannkolbens 14 sinkt im Hochdruckraum 20 der Innendruck des Hydraulikmittels, so dass sich das Rückschlagventil 19 am Boden der Kolbenbohrung 13 öffnet und Hydraulikmittel aus dem Reservoir 25 in den Hochdruckraum 20 nachströmen lässt. Die Ausfahrbewegung des Spannkolbens 14 bzw. der Kolbenstange 9 erfolgt daher ohne Dämpfung.The extension movement of the tensioning piston 14 or the piston rod 9 from the self-sufficient tensioning device 8th takes place via the bias of the compression spring 16 in the high pressure room 20 , Once at the end stopper 15 the piston rod 9 no external force applies, presses the compression spring 16 the tensioning piston 14 together with the piston rod 9 in the direction of the open end of the piston bore 13 , ie in the clamping direction. By the extension movement of the tensioning piston 14 sinks in the high pressure room 20 the internal pressure of the hydraulic fluid, so that the check valve 19 at the bottom of the piston bore 13 opens and hydraulic fluid from the reservoir 25 in the high pressure room 20 can flow. The extension movement of the tensioning piston 14 or the piston rod 9 therefore takes place without damping.

Bei der Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens 14 entsteht über den Druckabbau am Drosselspalt zwischen Kolbenbohrung 13 und Spannkolben 14 sowie an der Drosselöffnung 37 Wärme, die an das Hydraulikmittel und die umgebenden Komponenten der Spannvorrichtung 8 abgegeben wird. Bei einer intensiven Dämpfung eines Kettentriebs erwärmt sich mit dem Hydraulikmittel die gesamte autarke Spannvorrichtung B. Da sich bei der vorliegenden Konstruktion einer autarken Spannvorrichtung 8 ein großer Teil des Hydraulikmittel-Reservoirs 25 im Flanschbereich 26 des Gehäuses 11 befindet, kann die durch die Dämpfung der Einfahrbewegung entstehende Wärme über das Hydraulikmittel und die große Kontaktfläche des Flanschbereichs 26 zum Motorbauteil 7 abgeführt werden.When damping the retraction movement of the tensioning piston 14 occurs via the pressure reduction at the throttle gap between the piston bore 13 and tensioning piston 14 as well as at the throttle opening 37 Heat to the hydraulic fluid and the surrounding components of the tensioning device 8th is delivered. In the case of intensive damping of a chain drive, the entire self-sufficient tensioning device B heats up with the hydraulic medium. In the present design, a self-sufficient tensioning device 8th a large part of the hydraulic fluid reservoir 25 in the flange area 26 of the housing 11 located, the heat generated by the damping of the retraction movement on the hydraulic fluid and the large contact surface of the flange 26 to the engine component 7 be dissipated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: SteuerkettenantriebTiming chain drive
22: Nockenwellenkettenradcamshaft sprocket
33: Kurbelwellenkettenradcrankshaft sprocket
44: Steuerkettetiming chain
55: Führungsschieneguide rail
66: Spannschienetensioning rail
77: Motorbauteilengine component
88th: autarke Spannvorrichtungself-sufficient tensioning device
9 9: Kolbenstangepiston rod
1010: Andrückbereichpressing area
1111: Gehäusecasing
1212: Befestigungsmittelfastener
1313: Kolbenbohrungpiston bore
1414: Spannkolbenclamping piston
1515: Endstopfenend plugs
1616: Druckfedercompression spring
1717: Stirnseitefront
1818: HydraulikmittelkanalHydraulic fluid channel
1919: Rückschlagventilcheck valve
2020: HochdruckraumHigh-pressure chamber
2121: NiederdruckraumLow-pressure chamber
2222: StopfenPlug
2323: Stangendichtungrod seal
2424: Verbindungskanalconnecting channel
2525: Reservoirreservoir
2626: Flanschbereichflange
2727: Gehäusebodencaseback
2828: Fluidzuführungfluid supply
2929: VolumenausgleichseinrichtungVolume compensation device
3030: Hohlkörperhollow body
3131: elastische Membranelastic membrane
3232: Ausgleichskolbenbalance piston
3333: Schraubenfedercoil spring
3434: Hülseshell
3535: unterer Anschlagbottom stop
3636: oberer Anschlagupper stop
3737: Drosselöffnungthrottle opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008016654 A1 [0005]

Claims

A self-sufficient tensioning device ( 8th ), in particular for a drive chain ( 4 ) of an internal combustion engine, with a housing ( 11 ), one in a piston bore ( 13 ) of the housing ( 11 ) displaceably guided tensioning piston ( 14 ), wherein in the piston bore ( 13 ) a high pressure room ( 20 ) and a low pressure space ( 21 ) are designed for a hydraulic medium and the tensioning piston ( 14 ) the high-pressure space ( 20 ) from the low-pressure space ( 21 ), characterized in that a reservoir ( 25 ) for the hydraulic medium and a volume compensation device ( 29 ) are provided, wherein the reservoir ( 25 ) in fluid communication with the low pressure space ( 21 ) and the volume compensation device ( 29 ) is formed in the form of a movable reservoir wall.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to claim 1, characterized in that the volume compensation device ( 29 ) a spring-loaded balance piston ( 32 ) for biasing and resetting the movable reservoir wall.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to claim 2, characterized in that the volume compensation device ( 29 ) an upper stop ( 36 ) and a lower stop ( 35 ) for the spring-loaded balance piston ( 32 ) having.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the movable reservoir wall of the volume compensation device ( 29 ) as an elastic membrane ( 31 ) is trained.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reservoir ( 25 ) at least partially in the housing ( 11 ) is trained.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tensioning piston ( 14 ) a piston rod ( 9 ) has the on the clamping side of the clamping piston ( 14 ) is arranged, wherein the piston rod ( 9 ) through the low-pressure space ( 21 ) and the front side of the housing ( 11 ) exit.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to claim 6, characterized in that the housing ( 11 ) at the end with a stopper ( 22 ), wherein the piston rod ( 9 ) through the plug ( 22 ).

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to claim 6 or 7, characterized in that the effective compensation surface of the movable reservoir wall is greater than the difference of the cross-sectional area of the piston bore ( 13 ) minus the cross-sectional area of the piston rod ( 9 ).

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the cross-sectional area of the piston rod ( 9 ) between 1% and 50%, preferably between 3% and 30%, in particular between 5% and 15%, of the effective compensation surface of the movable reservoir wall.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that between the high-pressure chamber ( 20 ) and the reservoir ( 25 ) a check valve ( 19 ) is provided to the high-pressure chamber ( 20 ) with hydraulic fluid from the reservoir ( 25 ) to supply.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that between the high-pressure chamber ( 20 ) and the reservoir ( 25 ) a throttle opening ( 37 ) is provided.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to claim 11, characterized in that the throttle opening ( 37 ) in a side wall of the housing ( 11 ) and by means of the tensioning piston ( 14 ) is closable.

The self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the pressure difference of the hydraulic medium in the low pressure space ( 21 ) and the reservoir ( 25 ) to atmospheric pressure between -0.2 bar and 2.0 bar.

Chain drive ( 1 ) for an internal combustion engine, with a drive sprocket ( 3 ), at least one output sprocket ( 2 ), the drive sprocket ( 3 ) and the at least one output sprocket ( 2 ) interconnecting drive chain ( 4 ) and one the drive chain ( 4 ) exciting self-sufficient tensioning device ( 8th ) according to one of claims 1 to 13.