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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zugmittelspanner zum Spannen eines Endloszugmittels, wie eines (Zahn-)Riemens oder einer (Glieder-)Kette in einem Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, in dem ein zum Verlagern einer Spannschiene vorgesehener Kolben ausfahrbar geführt/gelagert ist, wobei ein Hydraulikfluid-Zufuhrkanal zu einer zwischen dem Gehäuse und dem Kolben angeordneten Hydraulikfluid-Kammer/Hydraulikkammer vorhanden ist, wobei der Hydraulikfluid-Zufuhrkanal vorzugsweise durch ein Rückschlagventil absperrbar ist, wobei ferner ein vorzugsweise vom Hydraulikfluid-Zufuhrkanal separater Hydraulikfluid-Abfuhrkanal an der Hydraulikfluid-Kammer angeschlossen ist, um im Überdruckfall, also wenn der Druck in der Hydraulikfluid-Kammer über einen vorbestimmten Grenzwert steigt, Hydraulikfluid, etwa Öl, aus der Hydraulikfluid-Kammer zu entlassen. Das Durchflussbeeinflussungsorgan ist als in die Hydraulikfluid-Kammer eingesetzte Patrone ausgebildet.
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Hydraulische Zugmittelspanner werden an Nebentrieben von Kraftfahrzeugen verwendet oder bei durch Endloszugmittel mit der Kurbelwelle in Verbindung stehende Triebe eingesetzt. Üblicherweise greifen sie an Spannschienen an, welche führend auf Endloszugmittel, wie Ketten oder Riemen, bspw. Zahnriemen, einwirken.
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Aus der
DE 10 2011 083 099 A1 ist bspw. ein hydraulischer Zugmittelspanner mit Bypass-Nuten bekannt. In jener Druckschrift wird ein hydraulischer Zugmittelspanner für einen Zugmitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine vorgestellt, mit einem verbrennungskraftmaschinenfest gehaltenen Gehäuse, aus dem ein Kolben ausfahrbar lagerbar ist, wobei das Gehäuse auf einer kolbenabgewandten Seite einen Boden aufweist, der eine Hydraulikmittel-Versorgungsöffnung aufweist und im Inneren des Gehäuses ein Ventil einsetzt. Die Hydraulikmittel-Versorgungsöffnung führt zu einem Hydraulikfluid-Zufuhrkanal.
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Das zur Regelung des Zu- und/oder Abflusses von Hydraulikmittel in das Innere des Gehäuses hinein und/oder aus dem Inneren des Gehäuses heraus ausgelegte Bauteil ist der Hydraulikfluid-Zufuhrkanal. Es ist aber auch eine erste Vertiefung auf der Innenseite des Boden des Gehäuses vorhanden, wobei sich die Vertiefung von einer Innenwand des Gehäuses bis zur Hydraulikmittel-Versorgungsöffnung erstreckt, wobei ein zweite Vertiefung in die Innenwand des Gehäuses eingebracht ist und einen kolbenseitig von dem ventilbefindlichen Abschnitt des Inneren des Gehäuses mit der ersten Vertiefung verbindet. In jener Druckschrift ist auch eine Zugmittelspannvorrichtung mit einem Zugmittelspanner beschrieben, in dem der Kolben und das Ventil eingesetzt sind, wobei das Ventil vorzugsweise eine Kugel als Verschlusskappe aufweist.
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Ein ähnlicher hydraulischer Zugmittelspanner, jedoch mit einem konstanten dynamischen Dämpfungsverhalten, ist aus der
DE 10 2013 205 535 A1 bekannt. Dort wird ein hydraulischer Zugmittelspanner, für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem Zylinder und einem darin angeordneten Kolben vorgestellt, die gegeneinander längsverschieblich sind, wobei der Zylinder einen Zylindergrund und eine sich in Längsrichtung erstreckende Zylinderwandung aufweist, welche zusammen mit dem Kolben einen dazwischen angeordneten Hochdruckraum definieren, der im Bereich eines Leckage-Spalts zwischen dem Kolben und der Zylinderwandung zum Ermöglichen einer Dämpfung des Einfahrens des Kolbens in den Zylinder unverschlossen ist, wobei der Leckage-Spalt geometrisch so ausgelegt ist, dass die durch ihn aus dem Hochdruckraum austretende Volumenmenge kontinuierlich kleiner wird, je größer das Volumen des Hochdruckraums wirkt. Auch in dieser zweiten Druckschrift wird ein Zugmitteltrieb mit einem solchen Zugmittelspanner vorgestellt, der zum Auslenken und/oder Spannen eines Zugmittels, wie einem Riemen oder einer Kette, eingesetzt ist.
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Die
DE 20 2007 004 988 U1 zeigt eine Spannvorrichtung für einen Kettentrieb mit einem in einem Gehäuse geführten Kolben, der mit dem Gehäuse einen Druckraum einschließt. Zwischen Druckmittelzufuhr und Druckmittelabfuhr des Druckraums ist ein Ventil angeordnet, das einen selbsttätig und temperaturabhängig den Ventilströmungsquerschnitt ändernden Ventilkörper aufweist. Durch temperaturabhängige Änderung der Länge des Ventilkörpers ist eine Öffnung am Boden des Kolbens verschließbar.
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Die
DE 10 2009 048 127 A1 offenbart eine Spannvorrichtung für einen Kettentrieb mit einem in einem Gehäuse geführten Kolben, der gemeinsam mit dem Gehäuse einen Druckraum einschließt. Parallel zu der Druckmittelzufuhr und einer ersten Öffnung zur Druckmittelabfuhr ist eine zweite Öffnung zur Druckmittelabfuhr angeordnet, die mittels eines Schließkörpers temperaturabhängig verschließbar ist. Als Aktuator kann Thermowachs zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung ist somit auf dem Gebiet von Ketten- oder Riemenspannvorrichtungen beheimatet, welche in puncto Dämpfungsverhalten aber noch optimierbar sind.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Zugmittelspanner bzgl. seines Dämpfungsverhaltens zu optimieren, aber darüber hinaus auch die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden und eine Verbesserung zu präsentieren, die Kosten einspart und präziser arbeitet.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Zugmittelspanner erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Patrone einen Stößel (21) aufweist, der aufgrund eines an ihn angrenzenden sich temperaturabhängig ausdehnenden Stellbauteils verlagerbar ist, wobei ein Pfropfen (23) durch eine Membran (24) von einer ein sich temperaturabhängig ausdehnendes Material enthaltenden Speicherkammer (27) getrennt ist.
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Das sich temperaturabhängig ausdehnende Durchflussbeeinflussungsorgan ist so auf den Hydraulikfluid-Abfuhrkanal einwirkend angeordnet, dass der Hydraulikfluid-Abfuhrkanal bei einem Temperaturanstieg verkleinert oder verschlossen wird und bei einem Temperaturabfall vergrößert oder geöffnet wird.
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Somit ist ein Durchflussbeeinflussungsorgan einzusetzen, das ein temperaturabhängiges Dehnungsverhalten aufweist, was so ausgeprägt ist, dass Stellbewegungen eines Kanalverkleinerungs- bzw. -verschlusselementes bewirkbar sind.
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Das Durchflussbeeinflussungsorgan ist als in die Hydraulikkammer eingesetzte Patrone/Kapsel ausgebildet, etwa als mehrteilige oder einteilige Einheit. Die Montage wird dadurch erleichtert.
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Ein gutes Steuer-/Regelverhalten für den Hydraulikfluid-Abfuhrkanal lässt sich dadurch bewirken, dass die Patrone einen Stößel aufweist, der aufgrund eines an ihn angrenzenden und sich temperaturabhängig ausdehnenden Stellbauteils, wie eines Pfropfens, eines Puffers, eines Kissens, eines Polsters oder eines fluidenthaltenden, insbesondere aus Gas aufgebauten/bestehenden Volumens, verlagerbar ist. Als Gas hat sich besonders Kohlenwasserstoff bewährt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn das Durchflussbeeinflussungsorgan ein lineares thermisches Ausdehnungsverhalten aufweist oder alternativ ein bei Temperaturanstieg gleichmäßiges, aber kontinuierlich ansteigendes oder abfallendes Ausdehnverhalten an den Tag legt. Das lineare thermische Ausdehnungsverhalten ist jedoch von besonderem Vorteil, da dann ein effizientes Hydraulikfluid-Abfuhrkanal-Verkleinern oder -Vergrößern bzw. -Öffnen oder -Schließen bewirkbar ist. Das Verkleinerungs-/Schließverhalten einerseits und das Vergrößerungs-/Öffnungsverhalten andererseits, ist dann auf die auf Temperaturänderungen zurückgehende Viskositätsveränderungen des Hydraulikfluids, wie einer Flüssigkeit, etwa Öl, präzise abstimmbar.
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Langlebige und kostengünstige Standardbauteile lassen sich einsetzen, wenn ein Pfropfen durch eine Membran von einer kohlenwasserstoffenthaltenden Speicherkammer/Kammer getrennt ist. Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn das Stellbauteil aus Kohlenwasserstoff aufgebaut ist, insbesondere in gasförmiger, flüssiger oder fester Form. Der Kohlenwasserstoff kann dann in der Speicherkammer gefangen sein.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem ersten Ende des Durchflussbeeinflussungsorgans und dem Kolben und einem zweiten Ende des Durchflussbeeinflussungsorgans und dem Gehäuse (je) eine, vorzugsweise in Axialrichtung des Zugmittelspanners vorspannend wirkende (Druck-)Feder angeordnet ist. Letztlich ist dann das Durchflussbeeinflussungsorgan nahezu schwimmend durch die beiden Federvorspannungen gelagert, wobei auf einer Seite ein Anschlag des Gehäuses für das Durchflussbeeinflussungsorgan vorsehbar ist.
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Gute Kraftverläufe stellen sich ein, wenn die (Druck-)Feder als Schraubenfeder mit gleichbleibendem oder sich veränderndem Außendurchmesser, etwa zweifach konisch zulaufend auf einen Mittenabschnitt größten Außendurchmessers, ausgebildet ist. Natürlich können auch beide Federn gleichartig ausgebildet sein. Auch kann die eine Federform von der anderen Federform unterschiedlich sein. Dies ist bevorzugt.
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Es ist von Vorteil, wenn der Hydraulikmittel-Abfuhrkanal einen Ausgang nach Art eines Bypass-Loches/-Durchgangsloches aufweist, das vom Stößel oder von einem ihn teilweise oder vollständig bedeckenden separaten Bauteil, wie einem Dichtelement und/oder einem Federträger, (vollständig) verschließbar ist. Das Dämpfungsverhalten kann dann voreingestellt werden, in Abhängigkeit von den zu erwartenden Betriebsbedingungen.
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Wenn das Durchflussbeeinflussungsorgan ein Bimetall enthält, oder aus diesem aufgebaut ist, so lassen sich kostengünstige aber effiziente Ausführungsformen generieren.
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Es ist außerdem von Vorteil, wenn die am zweiten Ende des Durchflussbeeinflussungsorgans angreifende und vorzugsweise mit dem Rückschlagventil in Anlage befindliche Feder eine größere Federkraft aufbringt, als die andere, am ersten Ende des Durchflussbeeinflussungsorgans angreifende Feder.
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Die Erfindung betrifft letztlich auch einen Zugmitteltrieb mit einem Endloszugmittel, das an einer Spannschiene anliegt, wobei die Spannschiene von einem Zugmittelspanner der erfindungsgemäßen Art ausgelenkt wird bzw. auslenkbar ist.
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Die Erfindung betrifft somit einen hydraulischen Spanner/Zugmittelspanner für Kettentriebe. Das erfinderische Konzept betrifft das ölviskositätsabhängige Vergrößern/Verkleinern des Durchflussquerschnitts einer Leckage-Öffnung. Vorteilhafterweise wird dazu ein Aktuator/Aktor eingesetzt, der ein linearthermisches Volumenänderungsverhalten aufweist. Dieses Verhalten soll vorzugweise derart sein, dass der Aktor kontrahiert, wenn die Temperatur klein ist, um die Leckage-Öffnung, wie eine Bypass-Bohrung, zu öffnen. Die Erfindung zielt darauf, die Dämpfungsrate über einen breiten Temperaturbereich gleich zu halten.
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Wenn die Temperatur ansteigt, expandiert der temperaturabhängig volumenausdehnend reagierende Aktor und schließt die Bohrung, um zu verhindern, dass die Dämpfungswirkung zu gering wird.
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Ein Rückschlagventil kann nach wie vor eine Kugel als Verschlusselement einsetzen und eine Rückschlagfeder einsetzen. Die verschließend agierende Kugel wird bei großem Druck in Richtung des Inneren der Hydraulikfluid-Kammer entgegen der Rückschlagfeder verschoben/geöffnet, und bei einem Ansteigen des Drucks innerhalb der Hydraulikfluid-Kammer über einen Grenzwert, durch die Rückschlagfeder in eine Verschlussposition verbracht. Während bei üblichen hydraulischen Zugmittelspannern der sonst vorhandene Leckage-Spalt im Durchmesser gleich gehalten wird, wird nun der Leckage-Spalt temperaturabhängig verändert, bis zum vollständigen Öffnen oder Schließen. Ein Öffnen wird bei einem Temperaturabfall hervorgerufen, bzw. ein Vergrößern, ein Schließen bzw. ein Verkleinern des Durchmessers bei Temperaturanstieg bewirkt. Der Änderung im Viskositätsverhalten des Hydraulikmittels, wie des Öls, wird daher Rechnung getragen.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist ein einziges Ausführungsbeispiel visualisiert.
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Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen hydraulischen Zugmittelspanner in einem ersten Zustand, in dem ein Bypass-Loch geöffnet ist,
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2 der hydraulische Zugmittelspanner aus 1 in einer zweiten Stellung, in der das Bypass-Loch vollständig durch ein Durchflussbeeinflussungsorgan verschlossen ist,
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3 eine perspektivische Darstellung des als Patrone/Kapsel ausgestalteten Durchflussbeeinflussungsorgans, enthaltend einen Aktor mit einem linearen thermischen Ausdehnungsverhalten,
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4 eine perspektivische Darstellung nur eines Kolbens des Zugmittelspanners der 1 und 2 mit Blickrichtung auf den spannschienenseitigen Ausgang des Hydraulikfluid-Abfuhrkanals in Form des Bypass-Loches,
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5 eine perspektivische Darstellung nur jener Feder, die an einem ersten Ende des Durchflussbeeinflussungsorgans zwischen diesem und einem spannschienenseitigen Ende des Kolbens angeordnet ist,
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6 ein bypasslochseitig am Durchflussbeeinflussungsorgan angebrachter Federträger in einer perspektivischen Darstellung.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen hydraulischen Zugmittelspanner 1 dargestellt. Der Zugmittelspanner 1 weist ein Gehäuse 2 auf, innerhalb dessen, insbesondere konzentrisch zu dem Gehäuse 2, ein Kolben 3 längsverschieblich gelagert ist.
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Im Gehäuse 2 ist ein Hydraulikfluid-Zufuhrkanal 4 enthalten. Der Hydraulikfluid-Zufuhrkanal 4 ist in der Lage, Hydraulikfluid, wie eine Flüssigkeit, etwa Öl, einer Hydraulikfluid-Kammer 5 zuzuführen. In einem Übergangsbereich zwischen dem Hydraulikfluid-Zufuhrkanal 4 und der Hydraulikfluid-Kammer 5 ist ein Rückschlagventil 6 enthalten. Das Rückschlagventil 6 umfasst ein Verschlusselement 7, das auch als Verschließelement bezeichnet werden kann, nämlich in Form einer Kugel. Die Kugel ist in einem Käfig 8 gehalten. Zwischen dem Käfig 8 und dem Verschließelement 7 ist eine Rückschlagfeder 9 vorgesehen.
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Der Kolben 3 weist ein rückschlagventilnahes Ende 10 und ein spannschienennahes Ende 11 auf. Im spannschienennahen Ende 11 des Kolbens 3 ist ein Ausgang 12 eines Hydraulikfluid-Abfuhrkanals 13 in Form eines Bypass-Loches 14 vorhanden. Hydraulikfluid kann also von dem Hydraulikfluid-Zufuhrkanal 4 in die Hydraulikfluid-Kammer 5 in den Hydraulikfluid-Abfuhrkanal 13 zum Bypass-Loch 14 gelangen, und dann dort im Überdruckfall, das Einfahren des Kolbes 3 dämpfend, in die Umgebung abgegeben werden.
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Im Inneren des Kolbens 3, zwischen dem Bypass-Loch 14 und dem Rückschlagventil 6 ist ein Durchflussbeeinflussungsorgan 15 angeordnet. Das Durchflussbeeinflussungsorgan 15 weist ein erstes Ende 16 und ein zweites Ende 17 auf. Am ersten Ende 16 greift eine erste Feder 18 an, die als Rückstellfeder ausgebildet ist. Insbesondere ist sie als Schraubendruckfeder ausgebildet mit gleichbleibendem Innen- und Außendurchmesser der Windungen.
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Die erste Feder 18 liegt an einem Boden 19 des Kolbens 3 an, in dem das Bypass-Loch 14 ausgeführt/eingebracht ist. Die erste Feder 18 liegt auch an einem Federträger 20 an, der ein Teil des Durchflussbeeinflussungsorgans 15 ist. Der Federträger 20 ist an einem distalen Ende eines Stößels 21 angebracht. Der Stößel 21 ist von einer Hülse 22 umgeben. An einem federträgerfernen Ende des Stößels 21 ist ein Pfropfen 23 vorhanden. Der Pfropfen 23 steht auf seiner einen Seite mit einer Membran 24 in Kontakt und auf seiner anderen Seite direkt in Kontakt mit dem Stößel 21. Im Bereich des Pfropfens 23 hat die Hülse 22 eine trichterartige Innenkontur. Die Hülse 22 weist an ihrem federträgerfernen Ende 20 eine flanschartige Erweiterung 25 auf.
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Die flanschartige Erweiterung 25 ist von einem Topf 26 umgriffen, wobei der Topf 26 eine an die Membran anschließende Kammer 27 umschließt. In der Kammer 27 ist Kohlenwasserstoff enthalten. Diese Kammer 27 kann auch als Speicherkammer bezeichnet werden.
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Eine zweite Feder 28 ist in Anlage mit dem Käfig 8 und dem Topf 26. Sie stützt sich insbesondere auf einer Stirnfläche 29 des Topfes 26 ab. Die zweite Feder 28 ist ebenfalls als Schraubendruckfeder ausgestaltet, hat aber anders, als die erste Feder 18 einen sich verändernden Innen- und Außendurchmesser. Sie weist einen mittleren Bereich 30 größten Durchmesser auf.
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Der Pfropfen 23 ist aus einem relativ weichen Material. Das in der Kammer 27 gefangene Material, bspw. der Kohlenwasserstoff, dehnt sich bei einem Temperaturanstieg aus, verschiebt die Membran 24 in eine Richtung vom Rückschlagventil 6 weg, da das Material des Pfropfens 23 weniger Widerstand der temperaturabhängigen Druckerhöhung in der Kammer 27 bzw. dem dort gefangenen Medium entgegen bringt, als das aus einem Metall, wie einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Eisenlegierung, wie Stahl, oder aber aus Kunststoff hergestellte Topf 26 und die Hülse 22. Daher wird ein temperaturabhängiges Zwangsverschieben des Stößels 21, wie in 2 dargestellt, erzwungen. Der Federträger 20 hebt, wie in 2 zu sehen, von der Hülse 22 ab, komprimiert die Feder 18, so lange, bis der Federträger 20, der vorzugsweise elastische und/oder abdichtende Eigenschaften aufweist, bündig auf dem Bypass-Loch 14 aufliegt, und dieses vollständig verschließt.
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Die flanschartige Erweiterung 25 der Hülse 22, und die Membran 24, wird auf ihrer Umfangsseite von einem Umgriffsbereich 31 des Topfes 26 so umgriffen, dass die Kammer 27 nach außen abgedichtet ist. Statt einem Kohlenwasserstoffmedium kann auch ein anderes Medium verwendet werden, das lineare temperaturabhängige Volumenänderungseigenschaften aufweist.
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In 3 ist das Durchflussbeeinflussungsorgan 15 ohne seinen Federträger 20 dargestellt. Das Durchflussbeeinflussungsorgan 15 weist aber abgeflachte Führungsflächen 32 auf, die ein Verdrehen des Durchflussbeeinflussungsorgans relativ zur Kolbenachse verhindern. In diesem Bereich ist der Topf 26 geschlitzt ausgebildet.
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Der Kolben 3 ist in 4 vergrößert dargestellt.
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In 5 ist die erste Feder 18 vergrößert dargestellt, wohingegen in 6 der Federträger 20 mit einem Sackloch 33 zur Aufnahme des Stößels 21 wiedergegeben ist.
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Es ist von Vorteil, ein solches Stellbauteil zu nutzen, das ein solch lineares temperaturabhängiges Ausdehnverhalten an den Tag legt, dass es der Viskositätsänderung bei entsprechender Temperaturänderung im Hydraulikfluid Rechnung trägt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydraulischer Zugmittelspanner
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 4
- Hydraulikfluid-Zufuhrkanal
- 5
- Hydraulikfluid-Kammer
- 6
- Rückschlagventil
- 7
- Verschlusselement
- 8
- Käfig
- 9
- Rückschlagfeder
- 10
- rückschlagventilnahes Ende des Kolbens
- 11
- spannschienennahes Ende des Kolbens
- 12
- Ausgang
- 13
- Hydraulikfluid-Abfuhrkanal
- 14
- Bypass-Loch
- 15
- Durchflussbeeinflussungsorgan
- 16
- erstes Ende des Durchflussbeeinflussungsorgans
- 17
- zweites Ende des Durchflussbeeinflussungsorgans
- 18
- erste Feder
- 19
- Boden
- 20
- Federträger
- 21
- Stößel
- 22
- Hülse
- 23
- Pfropfen
- 24
- Membran
- 25
- flanschartige Erweiterung der Hülse
- 26
- Topf
- 27
- (Speicher-)Kammer mit Kohlenwasserstoff
- 28
- zweite Feder
- 29
- Stirnfläche des Topfes
- 30
- mittlerer Bereich größten Durchmessers der Feder
- 31
- Umgriffsbereich
- 32
- Führungsfläche
- 33
- Sackloch
