DE19615031A1 - Hydraulische Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung, die zum Ein- bzw. Nachstellen der Spannung eines - nachfolgend als Treibriemen be­ zeichneten - Zahnriemens, einer Steuerkette oder ähnlichem eines Automobil­ motors verwendet wird.

Eine konventionelle Spannvorrichtung, wie sie hier in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt eine Kolbenstange 52, die mit einem Spiel in einen Zylinder 56 eingepaßt ist, so daß in dem Zylinder 56 eine Hochdruckölkammer 54 ausgebildet oder definiert ist. Der Zylinder 56 ist in ein Gehäuse 58 aufgenommen, so daß der Zylinder 56 und die Kolbenstange 52 von einer in dem Gehäuse 58 ausgebildeten Nieder­ druckölkammer 60 umgeben sind. Das untere Ende des Zylinders 56 ist mit ei­ nem Rückschlagventil 62 versehen, um den Ölfluß in eine einzige Richtung von der Niederdruckölkammer 60 zu der Hochdruckölkammer 54 zu begrenzen.

Da das Rückschlagventil 62 am unteren Ende des Zylinders 56 angeordnet ist, ist das Bearbeiten der Oberfläche des den Kugelsitz bildenden Teils des Rück­ schlagventils extrem schwierig. Dabei gelingt es oft nicht, einen hinreichenden Grad an Luftdichtigkeit zwischen der Kugel und dem Kugelsitz zu gewährleisten. Entsprechend läuft die Kolbenstange Gefahr, sich aufgrund des Ölverlustes zu­ rückzuziehen mit dem Ergebnis, daß die Spannung des Treibriemens nicht auf einem konstanten Wert gehalten werden kann.

Fig. 4 zeigt ein Rückschlagventil 70, das unabhängig von dem Zylinder 72 kon­ struiert ist, um eine Lösung für das Problem einer unzureichenden Luftdichtigkeit zwischen der Kugel 74 und dem Kugelsitz 76 zu liefern. Diese Anordnung weist aber ein anderes Problem auf. Bedingt durch Fluchtungsfehler zwischen dem Kugelsitz 76 werden sowohl eine Abnutzung und ein Reiben des Zylinders 72 und des Kolbens 78 verursacht als auch eine radiale Verformung des Zylinders und des Kolbens 78, was in einer verminderten Lebensdauer der Spannvorrich­ tung resultiert.

Eine Variante des konstruktiv unabhängigen Kugelsitzes ist in Fig. 5 dargestellt, in der der Kugelsitz 82 einen äußeren Durchmesser aufweist, der größer ist als der innere Durchmesser des Zylinders 84. Der so konstruierte Kugelsitz 82 wird durch den Öldruck in dem Zylinder 84 einfach von dem Zylinder 84 gelöst.

Zur Lösung der vorgenannten Probleme wird mit der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Spannvorrichtung vom voranstehend beschriebenen Typ vorge­ schlagen, wobei die Verbesserung ein Rückschlagventil umfaßt, das konstruktiv unabhängig von dem Zylinder ist und einen in den unteren Teil des Zylinders ein­ gefügten und in Anschlag mit dem Gehäuse gehaltenen Kugelsitz aufweist.

Mit dieser Konstruktion wird eine in die Rückzugsrichtung der Kolbenstange wir­ kende Kraft von dem durch das Gehäuse unterstützen Kugelsitz aufgenommen. Zusätzlich kann, da das Rückschlagventil konstruktiv unabhängig von dem Zylin­ der ist, die Sitzoberfläche des Kugelsitzes ohne Schwierigkeiten bearbeitet wer­ den. Dadurch wird ein verbesserter Grad an Luftdichtigkeit zwischen der Kugel und dem Kugelsitz gewährleistet, wobei ein Ölverlust aus der Hochdruckölkam­ mer ausgeschlossen wird.

Da der Kugelsitz konstruktiv unabhängig von dem Zylinder ist, kann es passieren, daß der in der Hochdruckölkammer herrschende Druck dazu neigt, den Kugelsitz von dem Zylinder zu trennen. Es ist daher vorteilhaft, wenn der äußere Durch­ messer des Kugelsitzes genauso groß oder kleiner als der innere Durchmesser des Zylinders ist. Bei dieser Anordnung ist der Zylinder nicht einer den Zylinder von dem Kugelsitz trennenden Kraft ausgesetzt. Entsprechend tritt, sogar wenn ein hoher Druck in der Hochdruckölkammer erzeugt wird, keine Trennung zwi­ schen dem Kugelsitz und dem Zylinder auf.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Zylinder und die Kolbenstange lose in das Gehäuse eingepaßt sind, nämlich anders als gesichert durch eine Preßpassung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse. Wenn der Zylinder so wie in konven­ tionellen hydraulischen Spannvorrichtungen in dem Gehäuse gesichert wäre, würde die Konzentrizität zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse oder die Kon­ zentrizität zwischen der Kolbenstange und dem Gehäuse durch einen Arbeits­ fehler vermindert werden. Zusätzlich können sie einen Fehler bezüglich der Pa­ rallelität aufweisen. Diese Fehler würden ein Reiben oder eine abrasive Abnut­ zung zwischen dem Zylinder und der Kolbenstange verursachen. Ein weiteres Problem ist, daß ein unregelmäßiger Kontakt zwischen der Kolbenstange und ei­ ner Dichtung einen Ölverlust mit sich bringt. Es ist daher vorteilhaft, wenn der Zy­ linder lose in das Gehäuse eingepaßt ist, so daß der Zylinder eine Selbstaus­ richtung in radialer Richtung vornehmen kann.

Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Spannvorrichtung mit aus Gründen der Klarheit weggebrochenen Teilen,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer konventionellen Spannvorrichtung,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren konventionellen Spannvorrichtung und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer weiteren konventionellen Spannvorrichtung.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt umfaßt eine erfindungsgemäße hydrauli­ sche Spannvorrichtung 10 eine Kolbenstange 12, die verschiebbar, mit einem kleinen Spalt oder Spiel in einen Zylinder 14 eingepaßt ist, und ein den Zylinder 14 beinhaltendes Gehäuse 16. Ein Kugelsitz 20 ist in Preßpassung in ein Ende des Zylinders 14 gegenüber der Kolbenstange 12 eingefügt, um eine Hoch­ druckölkammer 21 in dem Zylinder 14 zu definieren. Der Kugelsitz 20 bildet einen Teil eines Rückschlagventils. An der Kolbenstange 12 ist eine Stangenführung 22 angeordnet, durch die die Kolbenstange 12 koaxial mit dem Gehäuse 16 geführt wird. Eine Kompressionsfeder 24 ist in einem geladenen oder komprimierten Zu­ stand zwischen dem Zylinder 14 und der Stangenführung 22 angeordnet und zwingt die Kolbenstange 12 gegen den Zylinder 14 und das Gehäuse 16.

Das Gehäuse 16 weist in einem im wesentlichen zentralen Bereich eine Trenn­ wand 26 auf. Der Zylinder 14 ist lose in einen sich nach vorne von der Trenn­ wand 26 erstreckenden Teil des Gehäuses 16 eingepaßt, so daß sich der Zylin­ der 14 bezüglich des Gehäuses 16 zusammen mit der Stangenführung 22 selbst ausrichten kann. Die Kolbenstange 12 erstreckt sich von dem Gehäuse 16 nach außen, und das Gehäuse 16 weist eine die Kolbenstange 12 umgebende Dich­ tung 28 auf. Die Kolbenstange 12, der Zylinder 14, das Gehäuse 16 und die Dich­ tung 28 definieren zusammen einen Raum, der eine Niedrigdruckölkammer 30 bildet.

Die Trennwand 26 weist in ihrem zentralen Bereich einen Ölkanal 32 auf. Der Zylinder 14 weist ein Paar von umfänglich voneinander in gleichen Winkelinter­ vallen von 180 Grad beabstandeten axialen Ölkanälen 34 auf. Die Ölkanäletritte 34 kommunizieren mit einem diametralen Ölkanal 36, der im unteren Ende des Zylinders 14 und dem unteren Ende des Kugelsitzes 20 ausgebildet ist. Das Gehäuse 16 weist einen hinteren Bereich auf, in dem ein mit einer Membrane 38 verschlossenes Ölreservoir 40 ausgebildet ist. Das Öl in der Nieder­ druckölkammer 30 kommuniziert mit dem Ölreservoir 40 über die Ölkanal 34, 36 und 32.

Die in Fig. 1 dargestellten Ölkanäle 34 und 36 können durch eine Ölnut ersetzt werden, die in dem Gehäuse 16 ausgebildet ist und die Niederdruckölkammer 30 und den Ölkanal 32 verbindet.

Der Ölkanal 32 weist einen inneren Durchmesser auf, der kleiner als der äußere Durchmesser des Kugelsitzes 20 ist. Auf diese Weise werden der Zylinder 14 und der Kugelsitz 20 in Anschlag mit der Trennwand 26 des Gehäuses 16 ge­ halten. Eine die Kolbenstange 12 zurückziehende Kraft, wirkt auf die Trennwand 26 entweder über die Feder 24 und den Zylinder 14 oder über die Hochdrucköl­ kammer 21 und den Kugelsitz 20.

Die erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung ist dazu in der Lage, ver­ schiedene, unterscheidbare Leistungen zu erbringen, die nachfolgend beschrie­ ben werden.

• 1. Die Oberfläche des Kugelsitzes kann einfach bearbeitet werden. Da der Kugelsitz konstruktiv unabhängig von dem Zylinder ist, ist eine hochgenaue Be­ arbeitung der Sitzoberfläche möglich. Daher kann ein verbesserter Grad an Luft­ dichtigkeit zwischen der Kugel und dem Kugelsitz gewährleistet werden, wobei ein Ölverlust aus der Hochdruckölkammer ausgeschlossen wird.
• 2. Im Falle, daß der Kugelsitz konstruktiv unabhängig von dem Zylinder in dem Gehäuse angeordnet ist, ist die Koaxialität des Zylinders und der Kolben­ stange bezüglich dem Gehäuse im allgemeinen vermindert. Da der erfindungs­ gemäße konstruktiv unabhängige Kugelsitz in Preßpassung in den Zylinder ein­ gefügt ist und da der Zylinder lose in dem Gehäuse eingepaßt ist, ist der Zylinder in einem geringfügigen Ausmaß radial verlagerbar und kann sich dadurch bezüg­ lich dem Gehäuse selbst ausrichten.
  Die vorgenannte lose Passung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse ist un­ zureichend, um die Selbstausrichtung des Zylinders zu sichern. Daher wird eine weitere Struktur benötigt, die es ermöglicht, die Kolbenstange und die Stangen­ führung relativ zum Gehäuse zu verlagern. Ansonsten können der Zylinder, die Kolbenstange und die Stangenführung insgesamt bezüglich dem Gehäuse keine Selbstausrichtung erzielen. Die Feder sollte vorzugsweise in einem komprimier­ tem Zustand zwischen dem Zylinder und der Stangenführung angeordnet sein. Die Feder kann in der Hochdruckölkammer in einem geladenen oder kompri­ mierten Zustand angeordnet werden. Im Falle, daß die Feder auf ein Teil ein­ wirkt, das unfähig ist, sich selbst auszurichten, wie das Gehäuse, bewegt sich der Zylinder nach vorne, wenn die Kolbenstange ausgefahren wird. Entspre­ chend muß die Feder in solch einem nicht selbst ausrichtenden Teil angeordnet werden.
• 3. Da der äußere Durchmesser des konstruktiv unabhängigen Kugelsitzes genauso groß oder ggf. kleiner als der innere Durchmesser des Zylinders ist, wird der Kugelsitz nicht einer den Kugelsitz und den Zylinder trennenden Kraft ausge­ setzt, sogar wenn der Druck in der Hochdruckölkammer ansteigt. Außerdem sind der Kugelsitz und der Zylinder beide in Bezug auf die Trennwand angeordnet, da eine die Kolbenstange zurückziehende Kraft über den Zylinder auf die Trenn­ wand des Gehäuses wirkt. Entsprechend sind der Kugelsitz und der Zylinder nicht relativ zueinander verlagerbar.
  Da der Kugelsitz erfindungsgemäß konstruktiv unabhängig von dem Zylinder ist und in den Zylinder eingefügt ist, kann im Gegensatz zu der konventionellen Be­ arbeitung am unteren Ende des Zylinders die Sitzoberfläche des Kugelsitzes einfach bearbeitet werden. Die Kugel ist in den Kugelsitz einbindbar, wobei ein verbesserter Grad und Luftdichtigkeit zwischen der Kugel und dem Kugelsitz auf­ rechterhalten wird, mit dem Ergebnis, daß ein Ölverlust aus der Hochdrucköl­ kammer vermieden werden kann. Auf diese Weise wird der Treibriemen durch die Spannvorrichtung immer unter konstanter Spannung gehalten.
  Da das Rückschlagventil außerdem in Anschlag mit der unteren Wand des Ge­ häuses gehalten wird, wird der Druck in der Hochdruckölkammer durch das Ge­ häuse gehalten. Entsprechend wird das Rückschlagventil daran gehindert, sich von dem Zylinder zu verlagern.

Claims (1)

1. Hydraulische Spannvorrichtung (10) mit einer verschiebbar, mit einem Spiel in einen Zylinder (14) eingepaßten Kolbenstange (12), so daß in dem Zylinder (14) eine Hochdruckölkammer (21) ausgebildet ist, mit einem den Zylinder (14) bein­ haltenden Gehäuse (16), wobei zwischen dem Gehäuse (16) und dem Zylinder (14) eine sich um den Zylinder (14) und die Kolbenstange (12) erstreckende Nie­ derdruckölkammer (30) ausgebildet ist, und mit einem am unteren Teil des Zylin­ ders (14) angeordneten Rückschlagventil (18), das einen Ölfluß in eine einzige Richtung von der Niederdruckölkammer (30) in die Hochdruckölkammer (21) er­ laubt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (18) konstruktiv unabhängig von dem Zylinder (14) ist und einen in den unteren Teil des Zylinders (14) eingefügten und in Anschlag mit dem Gehäuse gehaltenen Kugelsitz (20) aufweist.