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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Spanner für einen Riementrieb oder einen Kettentrieb eines Kraftfahrzeugs, wobei insbesondere der Riemen- oder Kettentrieb zum Übertragen eines Drehmoments einer Kurbelwelle auf eine Nockenwelle einsetzbar ist, mit einem Gehäuse, in dem ein Außenkolben ausfahrbar gelagert ist, etwa um auf eine Spannschiene zu drücken und den Riemen- oder Kettentrieb zu spannen, wobei der Außenkolben einen Hochdruckraum zusammen mit dem Gehäuse ausbildet, wobei ein Innenkolben, der innerhalb des Außenkolbens beweglich angeordnet ist und ein Reservoir von dem Hockdruckraum abgrenzt, mit einem Außenleckagespalt, der so ausgebildet ist, dass ein Fluidaustausch von Hydraulikmittel zwischen dem Hochdruckraum und der Umgebung zugelassen ist, und mit einem Innenleckagespalt, der so ausgebildet ist, dass ein Fluidaustausch von Hydraulikmittel zwischen dem Hockdruckraum und dem Reservoir zugelassen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Zugmitteltrieb mit einem Endloszugmittel, wie einer Kette oder einem Riemen, wobei das Endloszugmittel über eine auslenkbare Spannschiene geführt ist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits hydraulische Spanner bekannt. Unter anderem offenbart die
DE 10 2008 014 329 A1 eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Riemen- oder Kettentrieb einer Brennkraftmaschine mit einem in Spannrichtung federkraftbelasteten Kolben, welcher zwischen zwei mit Hydrauliköl gefüllten Räumen, einem Vorratsraum und einem Hockdruckraum, bewegbar ist, wobei ein Übergang des Hydrauliköls vom Vorrats- in den Hockdruckraum bei Zugbeanspruchung des Kolbens nahezu ungedrosselt über ein Rückschlagventil im Kolbenboden und bei Druckbeanspruchung vom Hochdruck- in den Vorratsraum gedrosselt über Leckspalte stattfindet, wobei die Leckspalte in Form von Ausnehmungen im Kolbenboden radial beabstandet zum Rückschlagventil angeordnet sind und die Drosselung mittels einer auf den Kolbenboden aufgesetzten Einstellscheibe mit Durchbrüchen durch eine Verdrehung der Einstellscheibe relativ zum Kolben und damit einer unterschiedlichen Überdeckung der jeweiligen Ausnehmungen und Durchbrüchen einstellbar ist.
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Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass der hydraulische Spanner unter ungünstigen Ölzufuhrbedingungen, wie z. B. bei einem geringen Ölzufuhrdruck oder eine hohe Schwankung des Drucks, in seiner Funktionsfähigkeit eingeschränkt werden kann und eine ausreichende Spannung des Riemen- oder Kettentriebs nicht mehr gewährleistet wird.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein hydraulischer Spanner entwickelt werden, dessen Funktionsfähigkeit auch bei einer geringen Ölzufuhr sichergestellt ist. Außerdem soll die Last, die auf die Ölpumpe wirkt, reduziert werden, indem nur eine kleinere Menge von Hydrauliköl von dem Motor in den Hochdruckraum gepumpt werden muss.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Außenleckagespalt und der Innenleckagespalt so aufeinander abgestimmt sind, dass durch den Innenleckagespalt ein größerer Volumenstrom an Hydraulikmittel als durch den Außenleckagespalt zugelassen ist.
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Dies hat den Vorteil, dass das Öl in dem Hochdruckraum, insbesondere beim Komprimieren des Kolbens, nicht vollständig durch den Außenleckagespalt in die Umgebung geführt wird, sondern dass ein größerer Teil des Öls durch den Innenleckagespalt in das Reservoir geführt wird, so dass das in dem Reservoir enthaltene Öl zur weiteren Ölversorgung genutzt werden kann. Weiterhin hat dies den Vorteil, dass durch den Fluidaustausch zwischen dem Hochdruckraum und dem Reservoir ein dämpfender Effekt für den hydraulischen Spanner ausgelöst wird.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Längen, die Querschnittsflächen und/oder die Form des Außenleckagespalts und des Innenleckagespalts so aufeinander abgestimmt sind, dass durch den Innenleckagespalt ein größerer Volumenstrom an Hydraulikmittel als durch den Außenleckagespalt zugelassen ist. Dadurch kann insbesondere günstig beeinflusst werden, wie groß der Anteil des Hydraulikmittels ist, der in die Umgebung gelangt, und wie groß der restliche Anteil ist, der in das Reservoir geführt wird. Dadurch, dass das Öl des Reservoirs so wieder in den Hydraulikkreislauf eingeführt werden kann, wird vorteilhafter Weise der Verbrauch des Hydraulikmittels erheblich reduziert.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn ein als Rückschlagventil wirkendes Zwischenventil ausgelegt ist, um einen Fluidaustausch an Hydraulikmittel von dem Reservoir in den Hydraulikraum zu ermöglichen. So kann das Hydraulikmittel des Reservoirs im Falle einer niedrigen Ölversorgung innerhalb kurzer Zeit in den Hochdruckraum geführt werden und zur Aufrechterhaltung der Ölversorgung verwendet werden. Zugleich wird aber das Eindringen von Hydrauliköl von dem Hochdruckraum in das Reservoir über das Rückschlagventil gesperrt, so dass nur über den Innenleckagespalt das Hydraulikmittel in das Reservoir gelangt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Innenleckagespalt zwischen der Innenfläche des Außenkolbens und der Außenfläche des Innenkolbens ausgebildet ist. Dies hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile, da keine zusätzlichen Aussparungen oder Bohrungen, die einen Fluidaustausch zwischen den beiden Druckräumen zulassen, gefertigt werden müssen. Die Toleranzen des Innendurchmessers des Außenkolbens und des Außendurchmessers des Innenkolbens können einfach so aufeinander abgestimmt werden, dass ein kleiner Spalt, nämlich der Innenleckagespalt, zwischen den beiden Kolben entsteht.
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Ein günstiges Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Außenleckagespalt zwischen der Außenfläche des Außenkolbens und einen Innenwand des Gehäuses ausgebildet ist. Da zwischen dem Gehäuse und dem Außenkolben zur Sicherung der Beweglichkeit des Außenkolbens in dem Gehäuse Spiel vorhanden sein muss, ist der Außenleckagespalt also besonders einfach zu fertigen. Er kann also durch Abstimmung der beiden Bauteile, insbesondere durch Abstimmung der Fertigungstoleranzen, ohne zusätzlichen Aufwand mitgefertigt werden.
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Vorzugsweise ist das Rückschlagventil so ausgelegt, dass es einen Fluidstrom von dem Reservoir in den Hochdruckraum nur dann zulässt, wenn der Druck in dem Reservoir größer ist als im dem Hockdruckraum. Das in dem Reservoir gelagerte Hydraulikmittel wird vorteilhafter Weise also nur dann in den Hochdruckraum geführt, wenn der Druck dort niedriger ist, also, wenn die Ölversorgung in dem Hochdruckraum unzureichend ist. Ist der Druck in dem Reservoir jedoch geringer als in dem Hochdruckraum, sperrt das Rückschlagventil den Fluidaustausch in beide Richtungen. So wird vorteilhafter Weise also sichergestellt, dass das Hydraulikmittel in dem Reservoir in dem Bedarfsfall schnell genutzt werden kann, aber bei ausreichender Ölversorgung in dem Reservoir verbleibt.
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Außerdem ist es zweckmäßig, wenn der Außenleckagespalt eine kleinere Querschnittsfläche als der Innenleckagespalt aufweist. Dadurch wird vorteilhafterweise begünstigt, dass der Volumenstrom an Hydraulikmittel, der aus dem Hochdruckraum herausgeführt wird, größtenteils über den Innenleckagespalt in das Reservoir geführt wird und nicht in der Umgebung verlorengeht.
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Ferner kann der Außenleckagespalt eine größere Länge als der Innenleckagespalt aufweisen. So wird erreicht, dass der Hydraulikstrom in die Umgebung nur langsamer fließen kann als der Hydraulikstrom in das Reservoir und somit eine größere Menge von Öl in das Reservoir geführt wird.
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Bevorzugterweise kann an das Reservoir eine Entlüftung nach Art einer Entlüftungsbohrung oder eines Entlüftungsventils angeschlossen sein, was das Zu- und Abfließen des Hydraulikmittels in das Reservoir begünstigt.
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Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn der Außenleckagespalt und der Innenleckagespalt konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dadurch kann das Öl aus dem Hochdruckraum gleichmäßig entweichen, so dass es innerhalb des Hochdruckraums nicht zu größeren Druckschwankungen kommt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch dadurch gelöst, dass ein Zugmitteltrieb mit einem Endloszugmittel wie einer Kette oder einem Riemen eingesetzt wird, wobei das Endloszugmittel über eine auslenkbare Spannschiene geführt ist, und wobei die Spannschiene mit einem hydraulischen Spanner in spannenden Kontakt gebracht ist oder bringbar ist.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen hydraulischen Spanner/Kettenspanner, der zwei Leckagespalte, nämlich einen inneren Leckagespalt/Innenleckagespalt und einen äußeren Leckagespalt/Außenleckagespalt, aufweist. Wird der Außenkolben zurück in das Gehäuse geschoben, steigt der Druck in dem Hochdruckraum soweit an, dass ein Teil des Öls durch den Außenleckagespalt und den Innenleckagespalt aus dem Hochdruckraum herausgeführt wird. Bei einem erneuten Herausziehen des Kolbens wird das Öl, das in das Reservoir geführt worden ist, zurück in den Hochdruckraum gesaugt und dort zur Ölversorgung verwendet. Ein Teil des Öls zirkuliert also zwischen dem Hochdruckraum und dem Reservoir. Insbesondere kann dadurch ein großer Teil des Ölverbrauchs eingespart werden.
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Vor allem beim Start der Verbrennungskraftmaschine kann das Öl des Reservoirs in den Hochdruckraum durch das Rückschlagventil geführt werden. Während einer Kompression des Kolbens leckt/sickert das Öl des Hochdruckraums durch den Innenleckagespalt und den Außenleckagespalt in das Reservoir bzw. in die Umgebung Das Öl, das durch den inneren Leckagespalt in das Reservoir geführt wird, kann auch für die Verbesserung der Dämpfungseigenschaften des hydraulischen Spanners verwendet werden. Normalerweise wird der Hochdruckraum durch ein weiteres Rückschlagventil von dem Motor mit Öl versorgt. In diesem Fall ist das Rückschlagventil zwischen dem Reservoir und dem Hochdruckraum geschlossen. Wenn jedoch die Ölzufuhr nicht ausreichend ist, kann das Öl des Reservoirs, das in die Hochdruckkammer gesaugt wird, ersatzweise verwendet werden. So kann der hydraulische Spanner also auch kurzzeitig ohne eine externe Ölversorgung oder bei einer schlechten Ölversorgungsbedingung einwandfrei funktionieren.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines hydraulischen Spanners mit einem Außenleckagespalt und einem Innenleckagespalt in einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Rückschlagventil zwischen einem Reservoir und einem Hochdruckraum,
- 2 eine Explosionszeichnung des hydraulischen Spanners in dem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine Längsschnittdarstellung des hydraulischen Spanners in einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine Explosionsdarstellung des hydraulischen Spanners in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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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. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt einen hydraulischen Spanner 1 für einen Riementrieb oder einen Kettentrieb eines Kraftfahrzeugs in einem ersten Ausführungsbeispiel. Der hydraulische Spanner 1 weist ein Gehäuse 2 auf, an dem ein Außenkolben 3 ausgelagert ist. Der Außenkolben 3 bildet zusammen mit dem Gehäuse 2 einen Hydraulikraum 4 aus. Innerhalb des Außenkolbens 3 ist ein Innenkolben 5 beweglich angeordnet, so dass der Innenkolben 5 ein Reservoir 6 von dem Hochdruckraum 4 abgrenzt. Zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenkolben 3 ist ein Außenleckagespalt 7 ausgebildet, der einen Fluidaustausch von Hydraulikmittel zwischen dem Hochdruckraum 4 und der Umgebung 8 zulässt. Zwischen dem Außenkolben 3 und dem Innenkolben 5 ist wiederum ein Innenleckagespalt 9 ausgebildet, der einen Fluidaustausch von Hydraulikmittel zwischen dem Hockdruckraum 4 und dem Reservoir 6 zulässt.
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Dabei sind der Außenleckagespalt 7 und der Innenleckagespalt 9 so aufeinander abgestimmt, dass der Volumenstrom von Hydraulikmittel, der durch den Innenleckagespalt 9 geführt wird, größer ist als der Volumenstrom, der durch den Außenleckagespalt 7 geführt wird. Dies kann insbesondere durch eine Abstimmung der Längen, der Querschnittsflächen und/oder der Form des Außenleckagespalts 7 und des Innenleckagespalts 9 erreicht werden. Der Hochdruckraum 4 ist durch den Innenkolben 5 von dem Reservoir 6 abgegrenzt. Jedoch ist an dem Übergang zwischen dem Hochdruckraum 4 und dem Reservoir ein als Rückschlagventil 10 wirkendes Zwischenventil 11 angeordnet, das einen Fluidaustausch an Hydraulikmittel von dem Reservoir 6 in den Hochdruckraum 4 ermöglicht, aber den Fluidaustausch in die entgegengesetzte Richtung sperrt.
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Der Fluidaustausch wird nur dann zugelassen, wenn der Öldruck in dem Reservoir 6 höher ist als der Öldruck in dem Hochdruckraum 4. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Hydraulikraum 4 unzureichend über die Ölzufuhr 23 versorgt wird. Die Ölzufuhr 23 versorgt den Hochdruckraum 4 mit Öl von einem Motor, wobei zwischen der Ölzufuhr 23 und dem Hochdruckraum 4 ein weiteres Rückschlagventil 18 angeordnet ist, das den Fluidaustausch nur in eine Richtung zulässt.
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Der innere Leckagespalt/Innenleckagespalt 9 ist zwischen einer Innenfläche 12 des Außenkolbens 3 und einer Außenfläche 13 des Innenkolbens 5 ausgebildet. Dagegen ist der äußere Leckagespalt/Außenleckagespalt 7 zwischen einer Außenfläche 14 des Außenkolbens und einer Innenwand 15 des Gehäuses 2 ausgebildet. Der Außenleckagespalt 7 weist eine kleinere Querschnittsfläche als der Innenleckagespalt 9 auf. Außerdem weist der Außenleckagespalt 7 eine größere Spaltenlänge als der Innenleckagespalt 9 auf. An das Reservoir 6 ist eine Entlüftung 16 nach Art einer Entlüftungsbohrung oder eines Entlüftungsventils angeschlossen. Die beiden Rückschlagventile 10, 18 werden über eine Rückstellfeder 17 in ihrer Position gehalten. Die Rückstellfeder 17 wirkt gleichzeitig Druck auf den Innenkolben 5 aus, so dass dieser Innenkolben 5 gegen eine Anschlagsfläche des Außenkolbens 3 gedrückt wird.
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In 2 ist eine Explosionsdarstellung des hydraulischen Spanners 1 dargestellt. In das Gehäuse 2 wird das weitere Rückschlagventil 18 zur Koppelung der Ölzufuhr 23, die die beiden Rückschlagventile 10, 18 vorspannende Rückstellfeder 17, das Rückschlagventil 10, der Innenkolben 5 und der Außenkolben 3 eingesetzt. Das Rückschlagventil 10 besteht aus einer Halteklammer 22, in die eine Kugel 19 über ein Zwischenbauteil 20, das nach Art einer Feder 21 ausgebildet ist, gedrückt wird.
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3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des hydraulischen Spanners 1 dar. Der hydraulische Spanner 1 in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut. Der Innenkolben 5 grenzt den Hochdruckraum 4, der in dem Außenkolben 3 ausgebildet ist, von dem Reservoir 6 ab. Zwischen dem Innenkolben 5 und dem Außenkolben 3 ist eine Scheibe 24 angeordnet, die als Anschlag zwischen den beiden Kolben 3, 5 dient. Zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenkolben 3 ist der Außenleckagespalt 7 ausgebildet, während zwischen dem Außenkolben 3 und dem Innenkolben 5 ein kürzerer innerer Leckagespalt/Innenleckagespalt 9 ausgestaltet ist. Der Fluidaustausch zwischen dem Reservoir 6 und dem Hochdruckraum 4 ist nur über diesen inneren Leckagespalt 9 möglich.
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4 zeigt eine Explosionsdarstellung des hydraulischen Spanners in dem zweiten Ausführungsbeispiel. In das Gehäuse 2 wird das Rückschlagventil 18 zur Ölzufuhr 23 mit dem Motor eingesetzt. Daran schließt die Rückstellfeder 17, der Innenkolben 5 und der Außenkolben 3 in axiale Richtung an.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulischer Spanner
- 2
- Gehäuse
- 3
- Außenkolben
- 4
- Hochdruckraum
- 5
- Innenkolben
- 6
- Reservoir
- 7
- Außenleckagespalt
- 8
- Umgebung
- 9
- Innenleckagespalt
- 10
- Rückschlagventil
- 11
- Zwischenventil
- 12
- Innenfläche
- 13
- Außenfläche
- 14
- Außenfläche
- 15
- Innenwand
- 16
- Entlüftung
- 17
- Feder/Rückstellfeder
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Kugel
- 20
- Zwischenbauteil
- 21
- Feder
- 22
- Halteklammer
- 23
- Ölzufuhr
- 24
- Scheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008014329 A1 [0002]
