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Die Erfindung betrifft einen (vorzugsweise hydraulischen) Zugmittelspanner zum Spannen eines Endloszugmittels, wie einer Kette oder eines Riemens, einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse verschiebbar geführten Spannkolben, welcher Spannkolben mit einem Kolbenstößel aus einer Öffnung des Gehäuses hinausragt, und einem den Spannkolben in seiner Ausfahrrichtung aus dem Gehäuse hinaus, relativ zu dem Gehäuse, vorspannenden Federelement, wobei eine Fluiddruckkammer in axialer Richtung des Spannkolbens gesehen durch eine der Öffnung zugewandte Wirkfläche am Spannkolben und einer gehäusefesten Gegenfläche an einem im Bereich der Öffnung angebrachten Führungsabschnittes begrenzt ist. Auch betrifft die Erfindung einen Zugmitteltrieb mit dem Zugmittelspanner.
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Ein Zugmittelspanner mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
DE 10 2016 119 258 A1 zu entnehmen. Der Spannkolben weist eine Sacklochbohrung auf, in die ein Federelement eingreift. Ein Kolbenflansch trennt eine vordere von einer hinteren Ölkammer dichtend ab.
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Zugmittelspanner sind weiterhin beispielsweise aus der
DE 100 14 701 A1 zu entnehmen. Diese offenbart bspw. eine Spannvorrichtung für Endlostreibelemente, wie Ketten, Zahnriemen, etc., mit einem durch eine Feder vorgespannten Spannkolben und einer Hydraulikeinrichtung, die zusätzlich eine Hydraulikspannkraft auf den Spannkolben aufbringt.
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Ein bekanntes Problem bei Zugmittelspannern ist es, die durch den Spannkolben im Betrieb erzeugte Spannkraft in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine auf gewisse Sollwerte variabel einzustellen. Insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, die durch eine Start- / Stoppfunktion häufig an- und ausgeschaltet werden, erzeugen eine hohe Gegenkraft auf den Spannkolben, wodurch eine hohe Spannkraft gefordert ist. Um bei höheren Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine jedoch wiederum die Reibverluste zu reduzieren, ist es sinnvoll, die Spannkraft mit zunehmender Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine herabzusetzen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Zugmittelspanner zur Verfügung zu stellen, der unter Ausbildung einer möglichst geringen baulichen Komplexität eine variable Spannkraft in Abhängigkeit der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bereitstellen soll.
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Dies wird erfindungsgemäß durch einen Zugmittelspanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei diesem ist unter anderem ein das Gehäuse durchdringender Fluidversorgungsanschluss vorgesehen (der im Betriebszustand des Zugmittelspanners mit einer Motorölpumpe hydraulisch verbunden ist), der in die Fluiddruckkammer (unmittelbar / direkt) einmündet.
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Diese Anbringung des Fluidversorgungsanschlusses hat den positiven Effekt, dass der Druck in der Fluiddruckkammer unmittelbar mit dem durch die Motorölpumpe erzeugten Betriebsdruck zunimmt. Da dieser Betriebsdruck drehzahlabhängig ist und in der Praxis unmittelbar mit höher werdender Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ebenfalls zunimmt, ist es somit besonders geschickt in dem erfindungsgemäßen Zugmittelspanner umgesetzt, diesen Öldruck zum Einstellen der resultierenden Spannkraft des Spannkolbens zu verwenden. Da der auf die Wirkfläche wirkende Druck im Betrieb entgegengesetzt der Federvorspannung des Federelementes wirkt, wird die resultierende Spannkraft des Spannkolbens unmittelbar durch den Druck in der Fluiddruckkammer vorgegeben.
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Weiterhin ist in einem in dem Spannkolben ausgestalteten Hohlraum ein Hochdruckraum vorgesehen, durch den ein Dämpfungsverhalten des Zugmittelspanners weiter deutlich verbessert werden kann.
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Der Hochdruckraum ist mit einem Verbindungskanal mit der Fluiddruckkammer verbunden, wobei in dem Verbindungskanal ein Rückschlagventil so eingesetzt ist, dass es öffnet, wenn ein erster Druck innerhalb der Fluiddruckkammer um einen bestimmten Differenzbetrag höher ist als ein zweiter Druck innerhalb des Hochdruckraums. Dadurch sind die Fluiddruckkammer und der Hochdruckraum besonders geschickt wirkverbunden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Ist die Fluiddruckkammer ringförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet, ist sie besonders platzsparend zwischen einer Wandung des Gehäuses und einer Außenseite des Kolbenstößels angeordnet.
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Auch ist es von Vorteil, wenn die Größe der Wirkfläche so auf eine Federsteifigkeit des Federelementes abgestimmt ist, dass eine den Spannkolben (im Betrieb des Zugmittelspanners) in seine Ausfahrrichtung drückende Spannkraft mit zunehmendem Druck in der Fluiddruckkammer (vorzugsweise linear, progressiv und/oder degressiv) abnimmt. Weiterhin kann der Zugmittelspanner auch so ausgebildet sein (hinsichtlich seiner hydraulischen Kompensation), dass er nicht über den gesamten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine hinweg, mit zunehmender Drehzahl, in seiner Spannkraft herabgesenkt wird, sondern auch in seiner Spannkraft konstant gehalten werden kann oder gar leicht angehoben wird. Dadurch ist der Zugmittelspanner besonders effektiv wirkend.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Fluidversorgungsanschluss so angeordnet ist, dass die Fluiddruckkammer innerhalb des gesamten Verschiebeweges des Spannkolbens dauerhaft (mit zumindest einem Spalt) fluidisch mit dem Fluidversorgungsanschluss verbunden ist. Dadurch ist gewährleistet, dass der Zugmittelspanner verlässlich über den gesamten Verschiebeweg des Spannkolbens betätigbar ist.
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Weiterhin ist es auch von Vorteil, wenn der Hochdruckraum mittels eines Leckagespaltes wiederum mit einer Auslassöffnung, vorzugsweise in einem Bodenbereich, des Gehäuses wirkverbunden / gekoppelt ist. Der Leckagespalt ist in seinem Querschnitt auf typische Weise so ausgestaltet, das ein Fluidvolumen aus dem Hochdruckraum nur relativ langsam hin zur Auslassöffnung austritt, wodurch die Bewegung des Spannkolbens gedämpft wird. Dadurch ist der Hochdruckraum auf einfache Weise mit dem Leckagespalt wirkverbunden.
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Ist der Hochdruckraum mittels eines Überdruckventils mit einer Auslassöffnung in dem Gehäuse gekoppelt, ist zudem eine Schutzvorrichtung vorgesehen, die einen maximalen Druck in dem Hochdruckraum sicher begrenzt.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Fluiddruckkammer mit einer in dem Spannkolben ausgestalteten Drosseleinrichtung wirkverbunden ist, wobei die Drosseleinrichtung so ausgestaltet ist, dass in Abhängigkeit eines Druckes innerhalb der Fluiddruckkammer ein Öffnungsquerschnitt eines zur Umgebung austretenden, mit dem Hochdruckraum verbundenen Ablasskanals (vorzugsweise über den Leckagespalt) einstellbar ist. Dadurch werden die Einsatzvariabilität und die Ansteuerung des Zugmittelspanners weiter verbessert.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Hochdruckraum so dimensioniert ist, dass er eine axiale hydraulisch wirkende Druckfläche ausbildet, deren Größe so gewählt ist, dass ein Verhältnis zwischen dieser Druckfläche relativ zu der (gegenseitigen / entgegen zur Druckfläche wirkenden) Wirkfläche zwischen 1:4 und 4:1 liegt. Dadurch ist der Zugmittelspanner besonders effektiv wirkend.
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Auch betrifft die Erfindung einen Zugmitteltrieb mit einem Zugmittelspanner nach zumindest einer der zuvor geschilderten Ausführungsformen sowie vorzugweise mit einer an dem Fluidversorgungsanschluss angeschlossenen Fluidleitung, die im Betrieb weiter mit einer Motorölpumpe der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Dadurch wird auch ein Zugmitteltrieb besonders effizient ausgeführt.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist in einem hydraulischen Zugmittelspanner eine hydraulische Druckkompensation erfindungsgemäß umgesetzt. Diese hydraulische Druckkompensation innerhalb der Fluiddruckkammer ist so gewählt, dass sie eine hydraulische Druckkraft an dem Spannkolben an entgegengesetzten Enden bewirkt.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren im Zusammenhang mit vorteilhaften Ausführungsbeispielen weiter beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zugmittelspanners nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei in einem Spannkolben dieses Zugmittelspanners ein Hochdruckraum und eine mit diesem wirkverbundene Fluiddruckkammer gut zu erkennen sind,
- 2 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zugmittelspanners nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei sich dieser Zugmittelspanner von dem in 1 dargestellten Zugmittelspanner durch ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil zwischen einer Auslassöffnung des eines Gehäuses und einem Hochdruckraum unterscheidet, und
- 3 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zugmittelspanners nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei in einem Spannkolben, im Vergleich zu dem Zugmittelspanner des zweiten Ausführungsbeispiels nach 2, zusätzlich eine Drosseleinrichtung enthalten ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein bevorzugtes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zugmittelspanners 1 im Längsschnitt dargestellt. Der Zugmittelspanner 1 ist als ein hydraulischer Zugmittelspanner 1 ausgestaltet, jedoch in weiteren Ausführungen, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt sind, auch als pneumatischer Zugmittelspanner vorsehbar. Der Zugmittelspanner 1 dient auf übliche Weise zum Spannen eines Endloszugmittels, vorzugsweise einer Kette, alternativ eines Riemens / Zahnriemens, eines Zugmitteltriebes, weiter bevorzugt in Form eines Motorsteuerzeitentriebes, einer Verbrennungskraftmaschine. Der Zugmittelspanner 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das eine zylindrische Wandung 22 als Außenwandung aufweist. Die zylindrische Wandung 22 ist, in Bezug auf eine Längsachse 23 des Gehäuses 2, an einem ersten axialen Ende durch einem Bodenbereich 24 begrenzt. An einem, dem ersten Ende abgewandten, zweiten axialen Ende bildet die Wandung 22 unmittelbar eine (kreisrunde) Öffnung 5 aus, sodass das Gehäuse 2 im Wesentlichen becherförmig ausgestaltet ist.
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In dem Inneren des Gehäuses 2 ist ein Spannkolben 3 des Zugmittelspanners 1 axial, d.h. entlang der Längsachse 23 verschiebbar geführt. Auch der Spannkolben 3 erstreckt sich länglich, sodass seine Längsachse mit der Längsachse 23 des Gehäuses 2 übereinstimmt. Der Spannkolben 23 weist einen Kolbenstößel 4 auf, der sich so weit in Längsrichtung des Spannkolbens 3 erstreckt, dass er stets in jedem umgesetzten Verschiebebereich des Spannkolbens 3 relativ zum Gehäuse 2 aus der Öffnung 5 hinausragt.
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Entlang der Längsachse 23 betrachtet schließt an den Kolbenstößel 4 ein Kolbenabschnitt 25 des Spannkolbens 3 an. Dieser Kolbenabschnitt 25 ist gegenüber dem Kolbenstößel in radialer Richtung erweitert. Der Kolbenabschnitt 25 ist so auf die Wandung 22 abgestimmt, dass er gleitend an der Innenseite der Wandung 22 anliegt. Über diesen Kolbenabschnitt 25 ist der Spannkolben 3 daher entlang des Gehäuses 2 verschiebbar geführt.
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Wiederum an dem Kolbenabschnitt 25, auf einer dem Kolbenstößel 4 abgewandten Seite des Kolbenabschnitts 25, ist ein Federaufnahmeabschnitt 26 an dem Spannkolben 3 ausgebildet. Der Spannkolben 3 ist mit dem Federaufnahmeabschnitt 26 wiederum relativ zu dem Kolbenabschnitt 25 verjüngt, sodass ein zylindrischer Federaufnahmeraum 27 zwischen der Wandung 22 und der Außenseite des Spannkolbens 3 / des Federaufnahmeabschnittes 26 ausgebildet ist. Innerhalb dieses Federaufnahmeraums 27 ist ein Federelement 6 eingesetzt. Das Federelement 6 ist unter einer gewissen Vorspannung in axialer Richtung in den Federaufnahmeraum 27 eingesetzt. Das Federelement 6 ist als Schraubendruckfeder ausgestaltet. Das Federelement 6 stützt sich in axialer Richtung gesehen mit einem ersten axialen Ende an den Kolbenabschnitt 25 ab; mit einem, diesem ersten axialen Ende entgegengesetzten, zweiten axialen Ende stützt sich das Federelement 6 an dem Bodenbereich 24 ab. Da das Federelement 6 unter Vorspannung eingesetzt ist, ist durch das Federelement 6 der Spannkolben 3 in einer Ausfahrrichtung aus dem Gehäuse 2 hinaus axial vorgespannt.
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Erfindungsgemäß ist nun ein fluidischer, nämlich hydraulischer, Druckraum in Form einer Fluiddruckkammer 7 an einer der Öffnung 5 zugewandten Seite des Kolbenabschnitts 25 vorgesehen. Die Fluiddruckkammer 7 ist als ringförmige Kammer ausgestaltet und erstreckt sich radial außerhalb des Kolbenstößels 4 um diesen (ringförmig) herum. In radialer Richtung nach außen ist die Fluiddruckkammer 7 durch die Innenseite der Wandung 22 begrenzt. Zum Bodenbereich 24 hin ist die Fluiddruckkammer 7 mit einer durch den Kolbenabschnitt 25 ausgestalteten Wirkfläche 8 begrenzt. Die Wirkfläche 8 ist ebenfalls ringförmig ausgestaltet und dem Bodenbereich 24 abgewandt. Auf einer der Wirkfläche 8 axial entgegengesetzten Seite ist die Fluiddruckkammer 7 durch eine Gegenfläche 9 begrenzt. Im Gegensatz zu der Wirkfläche 8 ist die Gegenfläche 9 fest mit dem Gehäuse 2, d.h. ortsfest mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die Gegenfläche 9 ist durch einen Führungsabschnitt 10, der in dem Gehäuse 2 / in der Öffnung 5 fest eingesetzt ist, ausgebildet. Der Führungsabschnitt 10 ist als ein hülsenförmiger / ringförmiger Verschlusskörper ausgestaltet, der die Fluiddruckkammer 7 zur Umgebung hin seitens des Kolbenstößels 4 sowie der Öffnung 5 abdichtet. Der Führungsabschnitt 10 liegt dichtend an der Außenseite des Kolbenstößels 4 sowie der Wandung 22 an. Die momentane Größe der Fluiddruckkammer 7 im Betrieb wird durch die Verschiebestellung des Spannkolbens 3 relativ zum Gehäuse 2 vorgegeben. In 1 ist eine theoretische Anschlagsposition des Spannkolbens 3 am Bodenbereich 24 dargestellt, wobei diese Anschlagsposition im Betriebszustand des Zugmittelspanners 1 jedoch nicht realisiert ist, um Belastungen auf den Spannkolben 3 in Grenzen zu halten.
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Mit der Fluiddruckkammer 7 ist ein Fluidversorgungsanschluss 11 in Form einer radialen Bohrung verbunden. Dieser Fluidversorgungsanschluss 11 mündet unmittelbar in die Fluiddruckkammer 7, unter Durchdringen der Wandung 22 in radialer Richtung, ein. Der Fluidversorgungsanschluss 11 ist wiederum in einem Betriebszustand eines hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Zugmitteltriebes samt dem Zugmittelspanner 1 an einer Fluid- / Motorölversorgung angeschlossen. Insbesondere ist der Fluidversorgungsanschluss 11 unmittelbar an einer Fluidpumpe, nämlich Hydraulikpumpe / Motorölpumpe der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen. Des Weiteren ist in 1 gut zu erkennen, dass der Fluidversorgungsanschluss 11 so benachbart zu dem Führungsabschnitt 10 angeordnet ist, dass die Fluiddruckkammer 7 stets, auch wenn sie lediglich als kleiner Spalt bei maximal ausgefahrenem Spannkolben 3 (unter Anschlag des Spannkolbens 3 an dem Führungsabschnitt 10) ausgestaltet ist, hydraulisch mit dem Fluidversorgungsanschluss 11 verbunden ist. Dabei ist der Fluidversorgungsanschluss 11 in seiner axialen Erstreckung / Breite so gewählt und so relativ zum Führungsabschnitt 10 positioniert, dass er den Führungsabschnitt 10 in axialer Richtung etwas überlappt.
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Folglich wird eine im Betrieb durch den Spannkolben 3 in Ausfahrrichtung erzeugte Spannkraft des Zugmittelspanners 1 durch die Federsteifigkeit / die Federkennlinie des Federelementes 4, in Abhängigkeit der Verschiebestellung des Spannkolbens 3, sowie dem aktuellen Fluiddruck / hydraulischen Druck in der Fluiddruckkammer 7 / an dem Fluidversorgungsanschluss 11 vorgegeben. Die Größe der Wirkfläche 8 ist so auf die Federsteifigkeit des Federelementes 6 abgestimmt, dass die Spannkraft mit zunehmendem Druck innerhalb der Fluiddruckkammer 7 abnimmt. Dies liegt insbesondere daran, dass der durch die Fluidversorgung am Fluidversorgungsanschluss 11 vorgegebene Druck mit zunehmender Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zunimmt. Hierbei kann die Wirkfläche 8 derart auf die Federsteifigkeit abgestimmt sein, dass diese Abnahme linear, progressiv oder degressiv mit zunehmender Motordrehzahl sowie somit zunehmendem Druck innerhalb der Fluiddruckkammer 7 abnimmt.
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Mit der Fluiddruckkammer 7 ist zudem ein Hochdruckraum 13 fluidisch / hydraulisch verbunden. Dieser Hochdruckraum 13 ist durch einen in dem Spannkolben 3 ausgestalteten Hohlraum 12 ausgeformt. Der Hohlraum 12 ist in einer Innenbohrung, die seitens des Federaufnahmeabschnittes 26 als Sackloch eingebracht ist, ausgebildet. Der Hohlraum 12 ist zu einer Richtung des Bodenbereiches 24 hin durch einen hülsenförmigen Einsatz 18 begrenzt. Zu einer dem Bodenbereich 24 abgewandten Seite ist der Hohlraum 12 in Form des Hochdruckraums 13 über einen Verbindungskanal 14 mit der Fluiddruckkammer 7 fluidisch verbunden. Der Verbindungskanal 14 ist wiederum in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei aneinander anschließende Bohrkanalabschnitte ausgebildet. Die beiden Bohrkanalabschnitte schließen senkrecht zueinander an. Ein erster Bohrkanalabschnitt erstreckt sich radial durch den Kolbenstößel 5 von außen nach innen. Der zweite Bohrkanalabschnitt erstreckt sich von diesem ersten Bohrkanalabschnitt axial in Richtung des Bodenbereichs 24 weg und mündet in den Hohlraum 12 / Hochdruckraum 13.
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Verbindungskanal 14 und Hochdruckraum 13 sind über ein Rückschlagventil 15, das hier schematisch durch eine Kugel dargestellt ist, gekoppelt. Das Rückschlagventil 15 ist so eingesetzt, dass es in seiner Ruhestellung den Hochdruckraum 13 von der Fluiddruckkammer 7 abschließt, wobei auf die Darstellung einer Feder des Rückschlagventils 15 der Übersichtlichkeit halber verzichtet ist. Das Rückschlagventil 15 ist somit so eingesetzt, dass es öffnet, wenn ein erster Druck innerhalb der Fluiddruckkammer 7 um einen bestimmten Referenzbetrag höher ist als ein zweiter Druck innerhalb des Hochdruckraums 13.
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Der Hochdruckraum 13 ist zudem über einen Leckagespalt 16 mit einer Auslassöffnung 17 des Zugmittelspanners 1 verbunden. Die Auslassöffnung 17 ist als ein Bohrkanal ausgebildet und in dem Bodenbereich 24 eingebracht. Die Auslassöffnung 17 erstreckt sich von einer radialen Außenseite in Bezug auf die Längsachse 23 bis zur Längsachse 23 hin. Der Leckagespalt 16 ist radial zwischen dem Einsatz 28 und dem hohl ausgebildeten Federaufnahmeabschnitt 26 vorgesehen. Über den Leckagespalt 16 wird die Dämpfungswirkung des Zugmittelspanners 1 generiert, wobei eine dauerhafte, wenn auch geringfügige fluidische Verbindung des Hochdruckraums 13 über die Auslassöffnung 17 mit der Umgebung vorhanden ist.
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Die Größe des Hochdruckraums 13 ist durch eine sich radial erstreckende Querwandung 29 am Einsatz 28 beschränkt. Der Hochdruckraum 13 ist gesamtheitlich so dimensioniert, dass eine axiale hydraulische Druckfläche 21 (Druckfläche hin zum Bodenbereich 24 entspricht Druckfläche weg vom Bodenbereich 24) ausbildet. Die Druckfläche 21 ist als (Voll-)Kreisfläche ausgestaltet, während die Wirkfläche 8 als Ringfläche ausgestaltet ist. Ein Verhältnis zwischen der Größe der Druckfläche 21 relativ zu der Größe der Wirkfläche 8 beträgt dabei vorzugsweise einen Wert zwischen größer oder gleich 1:4 und kleiner oder gleich 4:1.
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Das Ausführungsbeispiel nach 2 ist im Wesentlichen gleich dem Ausführungsbeispiel nach 1 ausgebildet, weshalb nachfolgend lediglich auf die wesentlichen Unterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel eingegangen ist. Zusätzlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 weist der Zugmittelspanner 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ein Überdruckventil 18 innerhalb des Einsatzes 28 auf. Das Überdruckventil 18 ist mit dem Hochdruckraum 13 gekoppelt. Hierfür ist in der Querwandung 29 eine axiale Durchgangsbohrung eingebracht, an der ein Sperrelement 30 des Überdruckventils 18 federelastisch angedrückt ist. Das Überdruckventil 18 weist wiederum ein Halteelement 31 auf, das axial in dem Einsatz 28 fixiert ist. Das Sperrelement 30 stützt sich federelastisch an diesem Halteelement 31 hin zum Bodenbereich 24 ab.
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In Verbindung mit 3 ist in dem dritten Ausführungsbeispiel des Zugmittelspanners 1, zusätzlich zu dem Überdruckventil 18, eine Drosseleinrichtung 19 vorhanden. In seinem Aufbau und der Funktionsweise entspricht dieser Zugmittelspanner 1 des dritten Ausführungsbeispiels dem Zugmittelspanner 1 des zweiten Ausführungsbeispiels, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel eingegangen wird.
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Die Drosseleinrichtung 19 ist in dem Spannkolben 3 integriert. Die Drosseleinrichtung 19 ist in einem weiteren, zweiten Hohlraum 32 des Spannkolbens 3 im Bereich des Kolbenstößels 4 angeordnet. Der zweite Hohlraum 32 ist wiederum als Sacklochbohrung ausgestaltet, jedoch nun von einer dem Bodenbereich 24 abgewandten Seite stirnseitig in den Spannkolben 3 zentrisch eingebracht. Der zweite Hohlraum 32 erstreckt sich somit in Längsrichtung entlang der Längsachse 23. Innerhalb des zweiten Hohlraums 32 ist ein Drosselkolben 33 verschiebbar eingesetzt. Der Hohlraum 32 ist zur Umgebung hin, d.h. in Ausfahrrichtung des Spannkolbens 3, durch einen Verschlussdeckel 34 abgeschlossen. Zwischen Verschlussdeckel 34 und Drosselkolben 33 ist ein weiteres, zweites Federelement 35, das wiederum in Form einer Schraubendruckfeder ausgestaltet ist, eingesetzt. Das zweite Federelement 35 dient zum Vorspannen des Drosselkolbens 33 weg von dem Verschlussdeckel 34, d.h. hin zu dem Bodenbereich 24. Der Drosselkolben 33 liegt bei vollständig ausgefahrenem zweitem Federelement 35 an einem Boden des zweiten Hohlraums 32 an. Der Hohlraum 32 ist nur so weit in axialer Richtung in den Spannkolben 33 eingebracht, dass er axial durch eine Zwischenwandung 36 von dem Verbindungskanal 14 beabstandet ist. Ein Durchgangskanal 36 ist so in der Zwischenwandung 36 eingebracht, dass der Verbindungskanal 14 jedoch fluidisch auf eine axiale Stirnseite des Drosselkolbens 33 wirkt. Somit liegt an der Stirnseite des Drosselkolbens 33 der Druck der Fluiddruckkammer 7 in jeglichem Betriebszustand an.
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Zusätzlich ist an einer radialen Außenseite des kappenförmigen Drosselkolbens 33 eine Verbindungskontur 38 in Längsrichtung gesehen eingebracht. Diese Verbindungskontur 38 ist dabei so als Vertiefungskontur in den Drosselkolben 33 eingebracht, dass sich ein in Umfangsrichtung verlaufender durchgängiger Spalt 39 zwischen der radialen Außenseite des Drosselkolbens 33 und der radialen Innenseite des zweiten Hohlraums 32 ausbildet. Der Spalt 39 ändert in axialer Richtung des Drosselkolbens 33 gesehen seine Tiefe. Die Tiefe ändert sich hierbei vorzugsweise wellenförmig oder zickzackförmig. Die Verbindungskontur 38 ist wiederum zum einen fluidisch mit dem Leckagespalt 16 verbunden. Des Weiteren ist die Verbindungskontur 38 fluidisch mit der Umgebung des Zugmittelspanners 1 verbunden. Ein Ablasskanal 20 ist dazu so in dem Spannkolben 3 eingebracht, dass er sich aus dem Spannkolben 3 im Bereich des Verschlussdeckels 34 in radialer Richtung herauserstreckt.
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In anderen Worten ausgedrückt, erfolgt die Spannkraftkompensation in dem erfindungsgemäßen Zugmittelspanner 1 hydraulisch mit einem doppelseitig (mit dem jeweiligen Motoröldruck) beaufschlagten Zylinderkolben (Spannkolben 3), wobei die gewünschte druckabhängige Kraftcharakteristik mit dem Querschnittsverhältnis der beiden Kolbenseiten (Wirkfläche 8, Druckfläche 21) ausgelegt werden kann. Dadurch wird insbesondere hinsichtlich der Belastung beim Start/Stopp-Betrieb und der Reibungsreduzierung zwischen Spannschiene und Kette im normalen Drehzahlbereich, beim Beibehalten der drehzahlabhängigen Motorölversorgung, eine optimal ausgelegte Spannkraft erreicht. Es ist keine aufwendige Rückhubbegrenzung notwendig, da die Druckfeder (erstes Federelement 6) deutlich stärker ausgelegt werden kann, als es ohne der hydraulischen Kraftkompensation möglich wäre. Die Dämpfungsfunktion ist unabhängig von der Installationsbohrung, in der die Spanneinheit montiert werden soll. Die Installationsbohrung dient „nur“ zur mechanischen Führung und als Bohrung des hydraulischen Zylinders 1 für die Spannkraft, hat aber nicht direkt mit der hydraulischen Dämpfung zu tun, die als Drosselung des aus dem Hochdruckraum verdrängten Öles zu verstehen ist. Folglich wird die hydraulische Dämpfung deutlich besser reproduzierbar. Im Kolben 3 des Hochdruckraums 13 kann ein Druckbegrenzungsventil (Überdruckventil 18) integriert werden. In der Kolbenstange (Kolbenstößel 4) des Niederdruckraums (Fluiddruckkammer 7) kann eine variable hydraulische Drosselung (Drosseleinrichtung 19) integriert werden, die mit dem Hochdruckraum 13 verbunden wird. Die Druckfeder 6 wird auf einen größeren Durchmesser im Vergleich zum Stand der Technik gewickelt, folglich hat sie bessere Eigenschaften hinsichtlich der Dauerbelastbarkeit (geringere Gefahr für Federbruch). Der Hochdruckraum 13 ist extrem klein, da die Druckfeder 6 außen platziert ist. Folglich ist kein Volumenreduzierer notwendig und der Hochdruckraum 13 kann schneller befüllt werden. Es wird ein einfacher, folglich kostengünstiger Aufbau dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zugmittelspanner
- 2
- Gehäuse
- 3
- Spannkolben
- 4
- Kolbenstößel
- 5
- Öffnung
- 6
- Federelement / erstes Federelement
- 7
- Fluiddruckkammer
- 8
- Wirkfläche
- 9
- Gegenfläche
- 10
- Führungsabschnitt
- 11
- Fluidversorgungsanschluss
- 12
- Hohlraum / erster Hohlraum
- 13
- Hochdruckraum
- 14
- Verbindungskanal
- 15
- Rückschlagventil
- 16
- Leckagespalt
- 17
- Auslassöffnung
- 18
- Überdruckventil
- 19
- Drosseleinrichtung
- 20
- Ablasskanal
- 21
- Druckfläche
- 22
- Wandung
- 23
- Längsachse
- 24
- Bodenbereich
- 25
- Kolbenabschnitt
- 26
- Federaufnahmeabschnitt
- 27
- Federaufnahmeraum
- 28
- Einsatz
- 29
- Querwandung
- 30
- Sperrelement
- 31
- Halteelement
- 32
- zweiter Hohlraum
- 33
- Drosselkolben
- 34
- Verschlussdeckel
- 35
- zweites Federelement
- 36
- Zwischenwandung
- 37
- Durchgangskanal
- 38
- Verbindungskontur
- 39
- Spalt
