DE10327024A1 - Hydraulische Spannvorrichtung mit Kappenentlüftung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für Endlostreibelemente, insbesondere Steuerketten bei einem Verbrennungsmotor, mit einem in einem Gehäuse unter Zwischenbildung einer Druckkammer geführten Spannkolben, der auf seiner Druckseite eine Aussparung als Bestandteil der Druckkammer aufweist, einer in der Aussparung angeordneten und den Spannkolben in einer Spannrichtung mit Kraft beaufschlagenden Federeinrichtung und einer Entlüftungseinrichtung zum Entlüften der Druckkammer, wobei die Entlüftungseinrichtung eine von der Federeinrichtung auf einen Grund der Aussparung im Wesentlichen formschlüssig gedrückte Kappe aufweist, deren Außenumfangsfläche mit der sie umgebenden Aussparungswand eine Drosseleinrichtung bildet, und zwischen einer Grundfläche der Aussparung und der mindestens einen Stirnseite der Kappe mindestens ein Kanal gebildet ist, mittels dem oder denen die Drosseleinrichtung mit einer Entlüftungsöffnung im Spannkolben verbunden ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für Endlostreibelemente, insbesondere Steuerketten bei einem Verbrennungsmotor, mit einem in einem Gehäuse unter Zwischenbildung einer Druckkammer geführten, Spannkolben, der auf seiner Druckseite eine Aussparung als Bestandteil der Druckkammer aufweist, einer in der Aussparung angeordneten und den Spannkolben in einer Spannrichtung mit Kraft beaufschlagenden Federeinrichtung und einer Entlüftungseinrichtung zum Entlüften der Druckkammer.
• Eine solche hydraulische Spannvorrichtung ist z.B. aus der US-A-5,346,436 bekannt. Der Spannkolben ist in einer Bohrung des Gehäuses geführt. Auf der Rückseite weist der Kolben eine zylindrische Aussparung auf, in der eine Druckfeder angeordnet ist, die sich an ihrem unteren Ende am Gehäuse abstützt. Diese Aussparung ist Teil einer Druckkammer, die zwischen Spannkolben und dem Gehäuse gebildet ist. In dieser Druckkammer fließt über ein Rückschlagventil Hydrauliköl ein, das bei der dort beschriebenen Ausführung von einem Motorhydraulikkreislauf stammt. Der Spannkolben weist an seinem Spannende eine axiale Entlüftungsbohrung auf, die am Grund der Aussparung mündet. Vor der Entlüftungsbohrung ist eine Entlüftungsscheibe angeordnet, die eine seitliche Zuführnut aufweist und auf deren gegen den Grund der Aussparung gedrückten Seite eine Drosseleinrichtung in Form eines Spiral- bzw. Labyrinthkanals angeordnet ist. Der Kanal beginnt bei der seitlichen Zuführnut und endet in der Mitte und steht mit der Entlüftungsbohrung in Verbindung. Diese Konstruktion hat sich zwar im Einsatz bestens bewährt, jedoch sind z.T. die Drosselergebnisse nicht zufriedenstellend.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Spannvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Konstruktion bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Entlüftungseinrichtung eine von der Federeinrichtung auf einen Grund der Aussparung im Wesentlichen formschlüssig gedrückte Kappe aufweist, deren Außenumfangsfläche mit der sie umgebenden Aussparungswand eine Drosseleinrichtung bildet, und zwischen einer Grundfläche der Aussparung und einer Stirnseite der Kappe mindestens ein Kanal gebildet ist, mittels dem oder denen die Drosseleinrichtung mit einer Entlüftungsöffnung im Spannkolben verbunden ist. Die Drosseleinrichtung wird demnach nicht mehr von Kanälen zwischen einem Aussparungsgrund und einer Scheibe gebildet, sondern der Außenumfang einer Kappe stellt nunmehr die Drosseleinrichtung dar und eröffnet hierdurch eine vielfältigere Möglichkeit die Drossel, insbesondere hinsichtlich ihrer Länge auszugestalten. Der Kanal bzw. die Kanäle an der Stirnseite der Kappe dienen lediglich der Verbindung der Drosseleinrichtung mit der Entlüftungsöffnung. Eine Drosselwirkung findet hier im Wesentlichen nicht mehr statt. Die Anforderungen an die Fertigung sind bei dieser Ausführungsform bei Weitem nicht so hoch wie bei einer stirnseitigen Drosselausgestaltung. Hierdurch lassen sich auch die Kosten reduzieren.
• Bevorzugt ist ein Strömungswiderstand in der Drosseleinrichtung größer als in dem mindestens einen Kanal. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Drosselung tatsächlich in der Drosseleinrichtung und nicht in den Kanälen stattfindet. Im Gegensatz hierzu wird im Stand der Technik versucht, durch eine seitliche angeordnete Zuführnut mit möglichst geringem Strömungswiderstand das zu entlüftende Medium dem Drosselkanal zuzuführen.
• Günstigerweise kann die Kappe eine Topfform aufweisen und die Federeinrichtung mit ihrem einen Ende in der Topfaussparung der Kappe angeordnet sein. Hierdurch ist die Kappe sehr gut in Position gehalten, da die Feder nicht in einfacher Weise auf dieser aufsitzt, sondern in die Topfaussparung eintaucht und hier z.T. geführt ist.
• Bei einer Variante ist vorgesehen, dass der mindestens eine Kanal als auf der Oberseite der Kappe verlaufende Nut ausgestaltet ist. Aufgrund der Tatsache, dass dieser Kanal keine Drosselfunktion mit übernehmen muss, können sehr einfache Kanäle eingearbeitet werden, die mit entsprechend geringem Fertigungsaufwand erzeugbar sind.
• Günstigerweise kann die Drosseleinrichtung durch einen zwischen der Außenumfangsfläche der Kappe und der Aussparungswand angeordneten, umlaufenden Drosselspalt gebildet sein. Hierbei handelt es sich vermutlich um die einfachste Ausgestaltung der Drosseleinrichtung, indem durch ein geeignet gewähltes Spiel zwischen Außenumfang der Kappe und Innenwandung der Aussparung die Drosselwirkung erzeugt wird.
• Von Vorteil ist es auch gemäß einer Ausführungsform, wenn eine Höhe der Kappe größer ist als das 0,3-fache eines Durchmessers der Kappe. Hierdurch wird eine möglichst lange Drosselstrecke bereitgestellt.
• Damit auch bei hohen Drücken ein sicheres Funktionieren der Drosseleinrichtung gewährleistet ist, kann in einer die Außenumfangsfläche der Kappe bildenden Topfwand mindestens eine sich von der Topfaussparung zur Drosseleinrichtung erstreckende Verbindungsöffnung vorgesehen sein. Des Weiteren kann die Kappe so ausgestaltet sein, dass der die Topfaussparung umgebende freie Topfrand mit einer in Richtung zum Topfboden der Kappe hin verjüngenden Fase versehen ist. Zum einen wird hier durch die Montage erleichtert, zum anderen besteht auch die Möglichkeit, durch geschickte Auswahl von Fase und Wandungsdicke auf die Drosseleinrichtung Einfluss zu nehmen. Günstig. wirkt sich in diesem Zusammenhang eine Verbindungsöffnung aus.
• Des Weiteren kann der Grund der Aussparung in dem Spannkolben eben ausgestaltet sein und die Oberseite der Kappe ebenfalls daran angepasst eben ausgestaltet sein. Hierdurch wird eine gute Abdichtung der Kanäle zwischen Kappe und Grund der Aussparung bewirkt.
• Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung im Vollschnitt,
• 2 eine verkleinerte Darstellung des Spannkolbens im Vollschnitt,
• 3 den Füllkörper aus 1 in einer vergrößerten Vorderansicht,
• 4 die Kappe aus 1 in einer vergrößerten Draufsicht und
• 5 eine Variante der Kappe aus 1 im Vollschnitt.
• Die in den 1 bis 4 dargestellte hydraulische Spannvorrichtung wird hauptsächlich als Kettenspanner zum Aufdrücken auf eine Spannschiene für einen Steuerkettentrieb bei einem Verbrennungsmotor verwendet. Die Spannvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2, in dem eine zylindrische Bohrung 3 angeordnet ist. In der Bohrung 3 ist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgestalteter Spannkolben 4 verschiebbar geführt. Der Spannkolben 4 weist auf seiner Rückseite eine zylindrische Aussparung 5 auf, die zusammen mit dem sich unterhalb des Spannkolbens 4 befindlichen Teil der Bohrung 3 eine Druckkammer 6 bildet. Am Boden der Bohrung 3 ist ein Rückschlagventil 7 für den Hydraulikölzulauf in die Druckkammer 6 angeordnet. Über einen Anschluss 8 mit Zulaufbohrung 9 erfolgt der Anschluss an den Hydraulikkreislauf eines Verbrennungsmotors. Des Weiteren ist das Gehäuse 2 mit einem Befestigungsauge 10 zum Anbringen an einem Motorgehäuse ausgerüstet. Bis auf die Anformungen im Anschluss- und Befestigungsbereich ist das Gehäuse 2 im Wesentlichen symmetrisch ausgestaltet.
• In der Aussparung 5 des Spannkolbens 4 ist eine durch die strichpunktierte Linie angedeutete Druckfeder 11 angeordnet, die sich zum einen auf dem Rückschlagventil 7 abstützt und zum anderen auf die Unterseite eines Kopfs 12 von einem Füllkörper 13 drückt. Der Füllkörper 13 erstreckt sich über einen Großteil mit seinem zylindrischen Abschnitt innerhalb der Druckfeder 11 und dient zur Volumenreduzierung der Druckkammer 6.
• Am oberen Ende der Aussparung 5 ist eine zylindrische Kappe 14 vorgesehen, die mit ihrer Stirnseite 15 auf die Grundfläche 16 der Aussparung 5 gedrückt ist. Der Füllkörper 13 drückt mit seinem Kopf 12 auf die innere Bodenfläche 17 der topfförmig ausgestalteten Kappe 14. Eine Topfaussparung 18, in die der Füllkörper 13 mit seinem Kopf 12 eintaucht, ist ebenfalls zylindrisch ausgestaltet. Die Kappe 14 weist ein seitliches Spiel zur die Aussparung 5 umgebenden Wandung des Spannkolbens 4 auf, so dass ein Drosselspalt 19 gebildet ist.
• Unterhalb des Kopfs des Füllkörpers 13 weist die Kappe 14 eine sich radial erstreckende Verbindungsöffnung 20 auf, die die Kappenaussparung 18 mit dem Drosselspalt 19 verbindet. Auf der Stirnseite 15 der Kappe 14 sind vier radial sich erstreckende Kanäle 21 angeordnet, die in der Mitte in einem Kreuzungspunkt 22 zusammenlaufen. Die Kanäle 21 weisen nur eine sehr geringe Tiefe von ca. 0,1 bis 0,2 mm und z.B. eine Breite von 0,5 bis 0,7 mm auf. Durch den angefasten bzw. abgerundeten Übergang von der Stirnseite 15 zu der Außenmantelfläche 23 steht der Drosselspalt 19 mit den Kanälen 21 in Verbindung.
• Am unteren Ende weist die Kappe 14 eine umlaufende Fase 24 auf, die sich in Richtung der Kappenaussparung 18 hin verjüngt.
• Der Spannkolben 4 weist an seinem oberen Ende eine Entlüftungsöffnung 25 auf, die koaxial zur Spannkolbenachse A verläuft. Die Entlüftungsöffnung 25 steht mit den Kreuzungspunkten 22 der Kappe 14 in Verbindung.
• Im Folgenden wird die Funktionsweise der oben beschriebenen Spannvorrichtung 1 näher erläutert. Im Einsatz strömt Hydraulikflüssigkeit über den Anschluss 8 und die Zulaufbohrung 9 in das Rückschlagventil 7. Über das Rückschlagventil 7, das in Zulaufrichtung öffnet, strömt die Hydraulikflüssigkeit in die Druckkammer 6 und beaufschlagt die Rückseite des Spannkolbens 4 mit Hydraulikdruck. Die durch den Hydraulikdruck erzeugte Spannkraft ist im Betrieb in aller Regel größer als die Spannkraft durch die Druckfeder 11. Insbesondere beim Anlauf eines Verbrennungsmotors und beim Füllen kann es zu Luftansammlungen in der Druckkammer 13 kommen. Die Luft kann über die Verbindungsöffnung 20 von innen nach außen in den Drosselspalt 19 strömen. Im Drosselspalt strömt die Luft nach oben und dringt in die Kanäle 21 ein. Von den Kanälen 21 über die Luft zum Kreuzungspunkt 22 geleitet und kann dann über die Entlüftungsöffnung 25 entweichen. Der Drosselspalt 19 ist so ausgestaltet (z.B. Breite ca. 0,05 bis 0,09 mm), dass möglichst keine bzw. nur geringfügig Hydraulikflüssigkeit über den Drosselspalt 19 verloren geht. Hierdurch lässt sich eine sehr harte Dämpfung bei dennoch realisierter Entlüftung erzeugen. Anstelle eines Drosselspalts 19 könnte auch ein Drosselkanal an der Außenmantelfläche 23 angeordnet werden. Dieser könnte z.B. in Form von gewindemäßig umlaufenden Rillen oder Labyrinthkanälen geformt sein. Die Höhe der Kappe 14 beträgt mindestens dem 0,3-fachen des Durchmessers der Kappe 14. Die Strömungsverhältnisse durch den Drosselspalt 19 und die durch die Kanäle 21 bzw. die Entlüftungsöffnung 25 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Strömungswiderstand in dem Drosselspalt 19 größer ist, als in den nachfolgenden Kanälen 21 und der Entlüftungsöffnung 25.
• Im Folgenden wird anhand der 5 eine weitere Ausführungsform der Kappe 14 beschrieben. Diese Kappe unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass am unteren Ende auf die Fase 24 verzichtet wurde. Auch ist die Höhe der Kappe ist etwas geringer gewählt. Die Ausformung der Kanäle 21 auf der Stirnseite 15 entspricht der Ausformung gemäß der 4.

Claims (9)

1. Hydraulische Spannvorrichtung für Endlostreibelemente, insbesondere Steuerketten bei einem Verbrennungsmotor, mit einem, in einem Gehäuse (2) unter Zwischenbildung einer Druckkammer (6) geführten, Spannkolben (4), der auf seiner Druckseite eine Aussparung (5) als Bestandteil der Druckkammer (6) aufweist, einer in der Aussparung (5) angeordneten und dem Spannkolben (4) in Spannrichtung mit Kraft beaufschlagenden Federeinrichtung (11) und einer Entlüftungseinrichtung zum Entlüften der Druckkammer (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung eine von der Federeinrichtung (11) auf einen Grund (16) der Aussparung (5) im Wesentlichen formschlüssig gedrückte Kappe (14) aufweist, deren Außenumfangsfläche (23) mit der sie umgebenden Aussparungswand eine Drosseleinrichtung (19) bildet, und zwischen einer Grundfläche (16) der Aussparung (5) und der mindestens einen Stirnseite (15) der Kappe (14) mindestens ein Kanal (21) gebildet ist, mittels dem oder denen die Drosseleinrichtung (19) mit einer Entlüftungsöffnung (25) im Spannkolben (4) verbunden ist.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungswiderstand in der Drosseleinrichtung (19) größer ist als in dem mindestens einem Kanal (21).
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (14) eine Topfform aufweist und die Federeinrichtung (11) mit ihrem einen Ende in der Topfaussparung (18) der Kappe (14) angeordnet ist.
4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (21) als auf der Oberseite (15) der Kappe (14) verlaufende Nut ausgestaltet ist.
5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (21) von einen zwischen der Außenumfangsfläche (23) der Kappe (14) und der Aussparungswand angeordneten, umlaufenden Drosselspalt gebildet ist.
6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe der Kappe (14) größer ist als das 0,3-fache eines Durchmessers der Kappe (14).
7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer die Außenumfangsfläche (23) der Kappe (14) bildenden Topfwand mindestens eine sich von der Topfaussparung (18) zu der Drosseleinrichtung (19) erstreckende Verbindungsöffnung (20) vorgesehen ist.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Topfaussparung (18) umgebende freie Topfrand mit einer in Richtung zum Topfboden der Kappe (14) hin verjüngenden Fase (24) versehen ist.
9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund (16) der Aussparung (5) in dem Spannkolben (4) eben ausgestaltet ist und die Oberseite (15) der Kappe (14) daran angepasst eben ausgestaltet ist.