DE102017105804B4 - Traction device clamping unit for a traction device drive - Google Patents
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Abstract
Zugmittelspanneinheit (1) für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (2) mit einem hydraulischen Spanner (3), wobei der hydraulische Spanner (3) ein im Gehäuse (2) ausgebildeten Zylinder (4) mit einem axial darin beweglichen Kolben (5) aufweist, wobei zumindest axial zwischen dem Zylinder (4) und dem Kolben (5) eine Druckkammer (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Zylinder (4) und dem Kolben (5) mindestens ein erster Leckagespalt (7a) mit einer ersten Leckagespalthöhe (16a) und ein zweiter Leckagespalt (7b) mit einer zweiten Leckagespalthöhe (16b) zur Realisierung einer Leckage aus dem hydraulischen Spanner (3) ausgebildet ist, wobei die beiden Leckagespalthöhen (16a, 16b) unterschiedlich ausgebildet sind, wobei die mindestens zwei Leckagespalte (7a, 7b) axial in Reihe angeordnet sind und axial zwischen den beiden Leckagespalten (7a, 7b) ein Ablauf (8) ausgebildet ist, wobei der Ablauf (8) hydraulisch mit einem Stellelement (9) zur Einstellung der Leckage aus dem hydraulischen Spanner (3) verbunden ist, und wobei das Stellelement (9) mindestens eine offene und eine geschlossene Schaltstellung zur Einstellung einer Steifigkeit des hydraulischen Spanners (3) aufweist.Traction device tensioning unit (1) for a traction device drive of a motor vehicle, comprising a housing (2) with a hydraulic tensioner (3), the hydraulic tensioner (3) being a cylinder (4) formed in the housing (2) with an axially movable piston (5 ), wherein a pressure chamber (6) is formed at least axially between the cylinder (4) and the piston (5), characterized in that at least one first leakage gap (7a) radially between the cylinder (4) and the piston (5) with a first leakage gap height (16a) and a second leakage gap (7b) with a second leakage gap height (16b) for realizing a leak from the hydraulic tensioner (3), the two leakage gap heights (16a, 16b) being of different designs, the at least two leakage gaps (7a, 7b) are arranged axially in series and an outlet (8) is formed axially between the two leakage gaps (7a, 7b), the outlet (8) being hydraulic with an adjusting element nt (9) for setting the leakage from the hydraulic tensioner (3) is connected, and wherein the adjusting element (9) has at least one open and one closed switching position for setting a rigidity of the hydraulic tensioner (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zugmittelspanneinheit für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a hydraulic traction device for a traction drive of a motor vehicle.
Es ist allgemein bekannt, dass Zugmittelspanneinheiten hauptsächlich zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen, Zugmittellängung und Verschleiß dienen. Dabei wird eine Spannwirkung durch die Zugmittelspanneinheit realisiert, die über eine Spannschiene auf das Zugmittel, in der Regel eine Kette oder ein Riemen, wirkt.It is generally known that traction device tensioning units serve mainly to compensate for manufacturing tolerances, traction device elongation and wear. A tensioning effect is realized by the traction means tensioning unit, which acts on the traction means, usually a chain or a belt, via a tensioning rail.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zugmittelspanneinheit weiterzuentwickeln und insbesondere die Steifigkeit und Dämpfung der Zugmittelspanneinheit bedarfsgerecht zu steuern.The object of the present invention is to further develop a traction device tensioning unit and in particular to control the rigidity and damping of the traction device tensioning unit as required.
Eine erfindungsgemäße Zugmittelspanneinheit für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Gehäuse mit einem hydraulischen Spanner, wobei der hydraulische Spanner ein im Gehäuse ausgebildeten Zylinder mit einem axial darin beweglichen Kolben aufweist, wobei zumindest axial zwischen dem Zylinder und dem Kolben eine Druckkammer ausgebildet ist, wobei radial zwischen dem Zylinder und dem Kolben mindestens ein erster Leckagespalt mit einer ersten Leckagespalthöhe und ein zweiter Leckagespalt mit einer zweiten Leckagespalthöhe zur Realisierung einer Leckage aus dem hydraulischen Spanner ausgebildet ist, wobei die beiden Leckagespalthöhen unterschiedlich ausgebildet sind, wobei die mindestens zwei Leckagespalte axial in Reihe angeordnet sind und axial zwischen den beiden Leckagespalten ein Ablauf ausgebildet ist, wobei der Ablauf hydraulisch mit einem Stellelement zur Einstellung der Leckage aus dem hydraulischen Spanner verbunden ist, und wobei das Stellelement mindestens eine offene und eine geschlossene Schaltstellung zur Einstellung einer Steifigkeit des hydraulischen Spanners aufweist.A traction mechanism tensioning unit according to the invention for a traction mechanism drive of a motor vehicle comprises a housing with a hydraulic tensioner, the hydraulic tensioner having a cylinder formed in the housing with an axially movable piston therein, a pressure chamber being formed at least axially between the cylinder and the piston, radially between the cylinder and the piston have at least one first leakage gap with a first leakage gap height and a second leakage gap with a second leakage gap height for realizing a leak from the hydraulic tensioner, the two leakage gap heights being of different designs, the at least two leakage gaps being arranged axially in series and an outlet is formed axially between the two leakage gaps, the outlet being hydraulically connected to an actuating element for setting the leakage from the hydraulic tensioner, and the actuating element at least has an open and a closed switching position for setting a rigidity of the hydraulic tensioner.
Unter dem Begriff Leckagespalt ist ein Spalt oder Kanal zu verstehen, der radial zwischen einer Außenumfangsfläche des Kolbens und einer Innenumfangsfläche des Zylinders ausgebildet ist und zur Führung eines Fluides beziehungsweise Strömungsmittels, insbesondere zur Führung von Motoröl aus dem hydraulischen Spanner heraus vorgesehen ist. Die Leckagespalthöhe entspricht der jeweils halben Durchmesserdifferenz zwischen dem Außendurchmesser des Kolbens und dem Innendurchmesser des Zylinders.The term leakage gap is to be understood as a gap or channel which is formed radially between an outer circumferential surface of the piston and an inner circumferential surface of the cylinder and is provided for guiding a fluid or fluid, in particular for guiding motor oil out of the hydraulic tensioner. The leakage gap height corresponds to half the diameter difference between the outer diameter of the piston and the inner diameter of the cylinder.
Wenn das Zugmittel beispielsweise verschleißt, wird das Zugmittel länger, wobei ein Durchhang des Zugmittels die Folge ist. Um den Durchhang des Zugmittels zu kompensieren, fährt der Kolben des hydraulischen Spanners aus dem Zylinder nach außen aus und spannt so das Zugmittel.If the traction device wears out, for example, the traction device becomes longer, which results in sagging of the traction device. In order to compensate for the sag of the traction device, the piston of the hydraulic tensioner extends outwards from the cylinder and thus tensions the traction device.
Für die Ölversorgung der Zugmittelspanneinheit und somit auch für die axiale Verstellung des Kolbens ist das Motoröl vorgesehen. Mithin ist der Öldruck in der Druckkammer des hydraulischen Spanners abhängig vom Druck des Motoröls. Insbesondere ist der Kolben als Hohlkolben ausgebildet, wobei sich dann die Druckkammer in den Kolben hinein erstreckt und somit ein größeres Volumen aufweist. Ferner dient der Hohlkolben zur Aufnahme einer Druckfeder, die zur Erzeugung einer minimalen Vorspannung auf den Kolben vorgesehen ist. Insbesondere erzeugt die Druckfeder einen Unterdruck auf den Kolben.The engine oil is provided for the oil supply to the traction mechanism clamping unit and thus also for the axial adjustment of the piston. The oil pressure in the pressure chamber of the hydraulic tensioner therefore depends on the pressure of the engine oil. In particular, the piston is designed as a hollow piston, the pressure chamber then extending into the piston and thus having a larger volume. Furthermore, the hollow piston serves to receive a compression spring, which is provided to generate a minimal preload on the piston. In particular, the compression spring creates a vacuum on the piston.
Der jeweilige Leckagespalt führt das Motoröl radial zwischen dem Zylinder und dem Kolben in axialer Richtung. Insbesondere ist der Öldruck in der Druckkammer abhängig von der Durchflussrate des Motoröls durch den jeweiligen Leckagespalt.The respective leakage gap guides the engine oil radially between the cylinder and the piston in the axial direction. In particular, the oil pressure in the pressure chamber depends on the flow rate of the engine oil through the respective leakage gap.
Die offene Schaltstellung des Schaltelements ermöglicht den Durchfluss des Motoröls entlang des ersten Leckagespalts zum Ablauf und von dort aus dem hydraulischen Spanner heraus. Insbesondere wird das Motoröl dem Ölkreislauf des hydraulischen Spanners über ein Ölauffangbecken oder über eine Öldruckleitung wieder zugeführt. Demgegenüber verlängert die geschlossene Schaltstellung des Schaltelements den Durchfluss des Motoröls aus dem hydraulischen Spanner heraus um den zweiten Leckagespalt. Denn das Motoröl strömt entlang des ersten Leckagespalts, über den zweiten Leckagespalt aus dem hydraulischen Spanner heraus. Da das Motoröl beide Leckagespalte durchströmen muss bis es aus dem hydraulischen Spanner heraustritt, erhöht sich die Steifigkeit des hydraulischen Spanners. Mithin ist bei einer geschlossenen Schaltstellung des Stellelements die Steifigkeit des hydraulischen Spanners höher als bei einer geöffneten Schaltstellung des hydraulischen Spanners. Ferner ist es auch denkbar, dass das Stellelement neben der geöffneten und geschlossenen Schaltstellung beliebig viele Zwischenstellungen zur Einstellung der Steifigkeit des hydraulischen Spanners aufweist. Die erste Leckagespalthöhe des ersten Leckagespalts ist größer als die zweite Leckagespalthöhe. Es ist aber auch denkbar die zweite Leckagespalthöhe größer als die erste Leckagespalthöhe auszubilden. Insbesondere ist der Unterschied zwischen den beiden Leckagespalthöhen kleiner als 500 µm, vorzugsweise kleiner als 100 µm.The open switching position of the switching element enables the engine oil to flow along the first leakage gap to the drain and from there out of the hydraulic tensioner. In particular, the engine oil is returned to the oil circuit of the hydraulic tensioner via an oil catch basin or an oil pressure line. In contrast, the closed switching position of the switching element extends the flow of the engine oil out of the hydraulic tensioner by the second leakage gap. Because the engine oil flows along the first leakage gap, out of the hydraulic tensioner via the second leakage gap. Since the engine oil has to flow through both leakage gaps until it emerges from the hydraulic tensioner, the rigidity of the hydraulic tensioner increases. Consequently, the rigidity of the hydraulic tensioner is higher when the control element is in a closed switching position than when the hydraulic tensioner is in an open switching position. Furthermore, it is also conceivable that the control element in addition to the open and closed switching position has any number of intermediate positions for adjusting the rigidity of the hydraulic tensioner. The first leak gap height of the first leak gap is greater than the second leak gap height. However, it is also conceivable to make the second leakage gap height larger than the first leakage gap height. In particular, the difference between the two leakage gap heights is less than 500 μm, preferably less than 100 μm.
Bevorzugt können auch mehr als zwei Leckagespalte vorgesehen werden, wobei jeweils zwischen zwei Leckagespalte ein Ablauf mit einem Stellelement vorgesehen ist, um den Durchfluss durch die Leckagespalte aus dem hydraulischen Spanner einzustellen. Mithin ist axial zwischen zwei Leckagespalten jeweils ein Ablauf mit Stellelement vorgesehen.Preferably, more than two leakage gaps can also be provided, an outlet with an actuating element being provided between each two leakage gaps in order to adjust the flow through the leakage gaps from the hydraulic tensioner. Thus, an outlet with control element is provided axially between two leakage gaps.
Vorzugsweise ist axial zwischen den mindestens zwei Leckagespalten eine umlaufende Ringnut am Zylinder ausgebildet, wobei die umlaufende Ringnut hydraulisch mit dem Ablauf verbunden ist. Mithin sind die mindestens zwei Leckagespalte über die umlaufende Ringnut hydraulisch miteinander verbunden. Die umlaufende Ringnut ist radial in den Zylinder eingelassen und ebenso wie die mindestens zwei Leckagespalte zur Führung des Motoröls aus dem hydraulischen Spanner heraus vorgesehen. Der Durchmesser der Ringnut und der Durchmesser des jeweiligen diametral größeren Leckagespaltabschnittes sind zumindest gleich groß, vorzugsweise ist der Durchmesser der Ringnut größer als der Durchmesser des jeweiligen diametral größeren Leckagespaltabschnittes. Alternativ ist über einen Teilbereich des Umfanges eine Nut oder eine Versteifung in der Zylinderwand vorgesehen, die beispielsweise sichelförmig oder als Segmente ausgebildet sind. Ferner ist auch denkbar bei entsprechend großem Unterschied zwischen den beiden Leckagespalthöhen keine Ringnut in dem Gehäuse vorzusehen. Dabei ist zu beachten, in welche Richtung der Kolben unter einer eingeleiteten Betriebslast vorzugsweise kippt.A circumferential annular groove is preferably formed axially between the at least two leakage gaps, the circumferential annular groove being hydraulically connected to the outlet. The at least two leakage gaps are therefore hydraulically connected to one another via the circumferential annular groove. The circumferential annular groove is embedded radially in the cylinder and, like the at least two leakage gaps, is provided for guiding the engine oil out of the hydraulic tensioner. The diameter of the annular groove and the diameter of the respective diametrically larger leakage gap section are at least the same size, preferably the diameter of the annular groove is larger than the diameter of the respective diametrically larger leakage gap section. Alternatively, a groove or a stiffening is provided in the cylinder wall over a partial area of the circumference, which is, for example, sickle-shaped or as segments. Furthermore, it is also conceivable for a correspondingly large difference between the two leakage gap heights not to provide an annular groove in the housing. It should be noted in which direction the piston tilts preferably under an initiated operating load.
Bevorzugt ist der Kolben mit einem ersten und einem zweiten Kolbendurchmesser gestuft ausgebildet. Vorteilhaft ist die einfachere Herstellung der Zugmittelspanneinheit, wobei die Ringnut für eine Schaltbarkeit der Zugmittelspanneinheit verhältnismäßig größer auszubilden ist.The piston is preferably of stepped design with a first and a second piston diameter. The simpler manufacture of the traction device clamping unit is advantageous, the annular groove for a switchability of the traction device clamping unit being designed to be relatively larger.
Des Weiteren bevorzugt ist das Stellelement als hydraulisches Ventil ausgebildet. Insbesondere ist das Stellelement als 2/2-Wegeventil ausgebildet. Vorzugsweise ist das hydraulische Ventil aktiv gesteuert. Beispielsweise ist das hydraulische Ventil ein kennfeldgesteuertes Schalt- oder Proportionalventil. Alternativ ist das hydraulische Ventil passiv gesteuert. Beispielsweise ist das hydraulische Ventil als Überdruckventil oder als temperaturabhängiges Ventil, umfassend ein Bi-Metall, ausgebildet.Furthermore, the control element is preferably designed as a hydraulic valve. In particular, the control element is designed as a 2/2-way valve. The hydraulic valve is preferably actively controlled. For example, the hydraulic valve is a map-controlled switching or proportional valve. Alternatively, the hydraulic valve is controlled passively. For example, the hydraulic valve is designed as a pressure relief valve or as a temperature-dependent valve comprising a bimetal.
Vorzugsweise weist der Ablauf eine Blende auf, wobei die Blende eine konstante oder variable Blende ist, wobei die variable Blende insbesondere schaltbar oder variabel einstellbar ist. Das Motoröl entweicht primär über die Ringnut in den Ablauf, wobei die Blende eine zusätzliche variable Drosselung des Motoröls bewirkt, die sowohl konstant als auch veränderbar ausgebildet sein kann. Mithin wird dadurch sekundär mehr Motoröl durch den zweiten Leckagespalt gepresst. Vorteilhaft ist, dass durch die variable beziehungsweise schaltbare Ausbildung der Blende eine gezielte und feinere Einstellbarkeit der Steifigkeit und Dämpfung der Zugmittelspanneinheit erreicht wird.The sequence preferably has an aperture, the aperture being a constant or variable aperture, the variable aperture being in particular switchable or variably adjustable. The engine oil escapes primarily through the ring groove into the drain, the orifice causing additional variable throttling of the engine oil, which can be both constant and changeable. As a result, more engine oil is pressed through the second leakage gap. It is advantageous that the variable or switchable design of the diaphragm achieves a more precise and finer adjustability of the rigidity and damping of the traction device tensioning unit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Leckagespalt eine erste Spaltlänge und der zweite Leckagespalt eine zweite Spaltlänge auf, wobei die beiden Spaltlängen unterschiedlich ausgebildet sind. Insbesondere beträgt das Längenverhältnis der beiden Spaltlängen zwischen 0,1 und 10. Ferner ist strömungsaufwärts des ersten Leckagespalts ein Absatz ausgebildet, der die Spaltlänge des Leckagespalts zu einer Seite hin begrenzt, wobei die umlaufende Ringnut am Zylinder die Spaltlänge des ersten Leckagespalts zur anderen Seite stromabwärts hin begrenzt. Ferner ist dadurch die Position und Spaltlänge des ersten Leckagespalts unabhängig von der Position des Kolbens. Durch die Variation der Leckagespalthöhen wird ein breiterer einstellbarer Bereich für die Dämpfkraft der Zugmittelspanneinheit realisiert, insbesondere wenn neben der Leckagespalthöhen zusätzlich die Spaltlängen verändert werden.According to a preferred embodiment, the first leakage gap has a first gap length and the second leakage gap has a second gap length, the two gap lengths being designed differently. In particular, the length ratio of the two gap lengths is between 0.1 and 10. Furthermore, a step is formed upstream of the first leakage gap, which limits the gap length of the leakage gap to one side, the circumferential annular groove on the cylinder being the gap length of the first leakage gap to the other side downstream limited. Furthermore, the position and gap length of the first leakage gap are independent of the position of the piston. By varying the leakage gap heights, a wider, adjustable range for the damping force of the traction device tensioning unit is realized, in particular if, in addition to the leakage gap heights, the gap lengths are also changed.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine Druckfeder zur Erzeugung einer axialen Spannkraft auf den Kolben in der Druckkammer axial zwischen dem Zylinder und dem Kolben angeordnet ist. Vorzugsweise ist strömungsaufwärts der Druckkammer ein Rückschlagventil angeordnet. Bevorzugt ist strömungsaufwärts des Rückschlagventils eine hydraulische Pumpe angeordnet. Die hydraulische Pumpe fördert das Motoröl aus einem dafür vorgesehenen Auffangbecken über das Rückschlagventil in den hydraulischen Spanner.The invention includes the technical teaching that a compression spring for generating an axial clamping force on the piston is arranged axially in the pressure chamber between the cylinder and the piston. A check valve is preferably arranged upstream of the pressure chamber. A hydraulic pump is preferably arranged upstream of the check valve. The hydraulic pump conveys the engine oil from a catch basin provided via the check valve into the hydraulic tensioner.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung vier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der sechs Figuren näher dargestellt. Es zeigen
-
1a eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit mit einem Stellelement, das eine offene Schaltstellung aufweist, -
1 b eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit nach1a , wobei das Stellelement eine geschlossene Schaltstellung aufweist, -
2 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit, -
3 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit, -
4a eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit, wobei ein Kolben in einer ersten Stellung vorliegt, und -
4b eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit gemäß4a , wobei der Kolben in einer zweiten Stellung vorliegt.
-
1a -
1 b is a schematic sectional view illustrating the structure of the traction device according to the invention1a , wherein the control element has a closed switching position, -
2nd 2 shows a schematic sectional illustration to illustrate the structure of a second embodiment of the traction device tensioning unit according to the invention, -
3rd 2 shows a schematic sectional illustration to illustrate the structure of a third embodiment of the traction device tensioning unit according to the invention, -
4a is a schematic sectional view illustrating the structure of a fourth embodiment of the traction device tensioning unit according to the invention, wherein a piston is in a first position, and -
4b is a schematic sectional view to illustrate the structure of the traction device according to the invention4a , wherein the piston is in a second position.
Gemäß der
Radial zwischen dem Zylinder
Nach
In
Gemäß
In
Nach den
Gemäß
Unter der Steifigkeit des hydraulischen Spanners
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- ZugmittelspanneinheitTraction device clamping unit
- 22nd
- Gehäusecasing
- 33rd
- hydraulischer Spannerhydraulic tensioner
- 44th
- Zylindercylinder
- 55
- Kolbenpiston
- 66
- DruckkammerPressure chamber
- 7a, 7b7a, 7b
- LeckagespaltLeakage gap
- 88th
- Ablaufprocedure
- 99
- StellelementActuator
- 1010th
- umlaufende Ringnutcircumferential ring groove
- 1111
- DruckfederCompression spring
- 1212th
- Rückschlagventilcheck valve
- 1313
- hydraulische Pumpehydraulic pump
- 1414
- AuffangbeckenCatch basin
- 1515
- Versorgungsleitungsupply line
- 16a, 16b16a, 16b
- LeckagespalthöheLeakage gap height
- 17a, 17b17a, 17b
- SpaltlängeGap length
- 18a, 18b18a, 18b
- KolbendurchmesserPiston diameter
- 1919th
- WiederbefüllungskanalRefill channel
- 2020th
- Blendecover
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CATENSYS GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE |