DE19615797A1 - Hydraulische Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung, die haupt­ sächlich zum Ein- und Nachstellen der Spannung des Zahnriemens eines Auto­ mobilmotors verwendet wird.

Eine typische hydraulische Spannvorrichtung ist in dem japanischen Ge­ brauchsmuster, Veröffentlichungs-Nr. 7-6552 beschrieben. Eine Spannvorrich­ tung dieses Typs umfaßt ein an einem Ende eine Öffnung aufweisendes, hohles Gehäuse, in dem ein runder Hohlzylinder angeordnet ist, und eine in dem Zylin­ der verschiebbare Kolbenstange. Im Betrieb wird auf die Kolbenstange eine die Kolbenstange ausfahrende oder vorschiebende Kraft ausgeübt, um die Span­ nung des Zahnriemens oder der Kette - nachfolgend als Treibriemen bezeichnet - auf einem konstanten Wert zu halten. Die Kolbenstange ragt aus der Öffnung des Gehäuses, und zwischen dem Gehäuse und der Kolbenstange ist eine Dichtung vorgesehen, um ein Öl in dem Gehäuse einzuschließen oder abzu­ dichten. An der Kolbenstange ist eine Stangenführung angeordnet, und eine in dem Gehäuse ausgebildete Niederdruckölkammer wird durch die Stangenfüh­ rung geteilt. Eine Feder ist in komprimiertem oder vorgespanntem Zustand zwi­ schen dem Gehäuse und der Stangenführung angeordnet und übt eine Kraft in Vorschubrichtung der Kolbenstange auf die Kolbenstange aus.

Wenn sich der Treibriemen lockert, wird die Kolbenstange nach vorne gescho­ ben, wodurch sofort Öl aus einem mit der Niederdruckölkammer kommunizieren­ den Ölreservoir in eine in dem Zylinder ausgebildete Hochdruckölkammer strömt, so daß sofort wieder eine geeignete Spannung des Treibriemens hergestellt wird. Im umgekehrten Falle, wenn der Treibriemen einer übermäßigen Spannung aus­ gesetzt ist, läuft das Öl in der Hochdruckölkammer nach und nach durch das Spiel zwischen dem Zylinder und der Kolbenstange aus, wodurch die Kolben­ stange nach und nach zurückgezogen wird, um die übermäßige Spannung des Treibriemens aufzunehmen oder zu absorbieren.

Bei der voranstehend beschriebenen Konstruktion einer Spannvorrichtung wird, wenn die Kolbenstange vorgeschoben wird, die ölbeinhaltende Kapazität vergrö­ ßert, so daß sich im Ergebnis ein negativer Druck (Überdruck) in dem Gehäuse ausbildet. Unter der Wirkung des negativen Druckes kann Luft durch die Schnitt­ stelle zwischen der Kolbenstange und der Dichtung in das Gehäuse eindringen oder gezogen werden. Die Stangenführung ist dafür vorgesehen, das Auftreten dieses Phänomens zu vermeiden und hat so die Funktion, in einem dichtungs­ seitigen Bereich der Niederdruckölkammer einen positiven Druck aufrechtzuer­ halten.

Andererseits kann ein übermäßig hoher Druck in dem dichtungsseitigen Bereich der Niederdruckölkammer das Auslaufen von Öl verursachen. Um dieses Pro­ blem zu vermeiden, ist die Stangenführung mit einem Ölkanal oder -durchtritt versehen, der eine Fließkommunikation von Öl zwischen dem dichtungsseitigen Bereich und dem zylinderseitigen Bereich der Niederdruckölkammer ermöglicht, um den dichtungsseitigen Bereich der Niederdruckkammer auf einem geeigneten positiven Druck zu halten, wenn die Kolbenstange vorgeschoben wird.

Da die Stangenführung in Anlage mit der in einem komprimierten oder vorge­ spannten Zustand angeordneten Feder gehalten wird, schließt die Feder aber den Ölkanal und blockiert den Ölfluß aus dem dichtungsseitigen Bereich der Nie­ derdruckölkammer. Im Ergebnis steigt der Druck in dem dichtungsseitigen Be­ reich der Niederdruckölkammer außerordentlich an. Ein solcher übermäßig hoher Druck neigt einerseits dazu, das Öl zum Auslaufen über die Schnittstelle zwi­ schen der Kolbenstange und der Dichtung zu zwingen, und verhindert anderer­ seits eine gleichmäßige Vorschubbewegung der Kolbenstange durch das in dem dichtungsseitigen Bereich eingeschlossene Öl.

Zur Lösung der voranstehend beschriebenen Probleme wird erfindungsgemäß eine hydraulische Spannvorrichtung vorgeschlagen, die ein Gehäuse mit einem offenen Ende umfaßt, eine aus dem offenen Ende des Gehäuses ragende Kol­ benstange, eine eine dichte Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Kolben­ stange gewährleistende Dichtung zum Abdichten von Öl innerhalb des Gehäu­ ses, eine an der Kolbenstange festgelegte und entlang der Innenwand des Ge­ häuses verschiebbare Stangenführung und eine in komprimiertem Zustand zwi­ schen dem Gehäuse und der Stangenführung angeordnete Feder zum Ausüben einer die Kolbenstange aus dem Gehäuse treibenden Kraft, die dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß die Stangenführung eine mit der Feder in Anlage gehaltene Oberfläche aufweist und daß ein radial verlängerter Ölkanal in der Oberfläche ausgebildet ist, wobei der Ölkanal von der Feder nicht verschlossen wird.

Wenn sich der Treibriemen lockert, wird die Kolbenstange durch den Druck des Öls vorgeschoben, um wieder eine geeignete Spannung des Treibriemens her­ zustellen. In diesem Moment wird die Stangenführung zusammen mit der Kol­ benstange in Richtung der Dichtung vorgeschoben, um in einem dichtungsseiti­ gen Bereich der Niederdruckölkammer einen positiven Druck (Überdruck) auf­ rechtzuerhalten.

Der radial verlängerte Ölkanal, der in der Oberfläche der Stangenführung ausge­ bildet ist, die in Anlage mit der Feder gehalten wird, ermöglicht den Durchtritt ei­ ner konstanten Ölmenge, unabhängig von der Position des Eingriffs zwischen der Feder und der Eingriffsoberfläche der Stangenführung, so daß ein geeigneter po­ sitiver Druck in dem dichtungsseitigen Bereich der Niederdruckölkammer auf­ rechterhalten werden kann. Auf diese Weise bildet sich in dem dichtungsseitigen Bereich der Niederdruckölkammer sogar, wenn die Kolbenstange vorgeschoben wird, kein negativer Druck aus noch wird er zu einem extrem hohen Druck ange­ hoben. Die Kolbenstange kann dadurch gleichmäßig vorgeschoben werden, ohne ein Auslaufen von Öl zu verursachen.

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

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvor­ richtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Stangenführung der in Fig. 1 dar­ gestellten hydraulischen Spannvorrichtung und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 3-3 der Fig. 2.

Wie in Fig. 1 dargestellt umfaßt eine erfindungsgemäße hydraulische Spannvor­ richtung 10 ein hohles Gehäuse 14 mit einer darin ausgebildeten intermediären Trennwand 12, einen runden, konzentrisch in dem Gehäuse 14 angeordneten Hohlzylinder 16 und eine Kolbenstange 18, die gleitend mit einem kleinen Spalt oder Spiel in den Zylinder 16 aufgenommen ist. Der Zylinder 16 und die Kolben­ stange 18 definieren zusammen eine Hochdruckölkammer 20. Die Hochdrucköl­ kammer 20 kommuniziert über ein Rückschlagventil 22 mit der Außenseite des Zylinders, und der Druck in der Hochdruckölkammer 20 wirkt gegen die die Kol­ benstange 18 zurückdrückende Kraft.

Die Kolbenstange 18 ragt aus dem offenen Ende des Gehäuses 14, und eine Dichtung 24 umgibt einen vorstehenden Teil der Kolbenstange 18, um das offene Ende des Gehäuses 14 abzudichten oder zu verschließen. Die solchermaßen vorgesehene Dichtung 24 definiert in dem Gehäuse 14 eine Niederdruckölkam­ mer 26, die mit Öl gefüllt ist. An der Kolbenstange 18 festgelegt und in der Nie­ derdruckölkammer 26 angeordnet ist eine Stangenführung 28. Die Stangenfüh­ rung 28 und eine innere Wand des Zylinders 14 sind durch einen Spalt oder ein Spiel voneinander beabstandet, das klein genug ist, um den Ölfluß zu limitieren oder einzuschränken. Im Ergebnis wird der Öldruck in dem dichtungsseitigen Be­ reich der Niederdruckölkammer 26 durch die Stangenführung 28 auf einem posi­ tiven Druck gehalten, wenn die Kolbenstange 18 vorgeschoben wird.

Das Gehäuse 14 weist ein offenes an der rückwärtigen Seite der intermediären Trennwand 12 angeordnetes Ende auf. Das offene Ende ist durch eine Mem­ brane 30 verschlossen, so daß zwischen der intermediären Trennwand 12 und der Membrane 30 ein Ölreservoir 32 ausgebildet ist. Das Ölreservoir 32 steht über einen Ölkanal 34 in Flüssigkeitskommunikation mit der Niederdruckölkam­ mer 26. Das Öl, das durch ein Spiel zwischen dem Zylinder 16 und der Kolben­ stange 18 ausläuft, fließt über den Ölkanal 34 in das Ölreservoir 32.

Eine Feder 36 ist in einem komprimierten oder vorgespannten Zustand zwischen dem Gehäuse 14 und der Stangenführung 28 angeordnet und zwingt die Kolben­ stange 18 vorwärts. Entsprechend wird die Kolbenstange 18 vorgeschoben, wenn sich der Treibriemen lockert, woraufhin das Öl in dem Ölreservoir 32 schnell durch das Rückschlagventil 22 in die Hochdruckölkammer 20 fließt, um sofort wieder eine geeignete Spannung des Treibriemens herzustellen. Im umge­ kehrten Falle, wenn die Spannung des Treibriemens bis zu einem übermäßigen Ausmaß vergrößert wird, läuft das Öl in der Hochdruckölkammer 20 als Reaktion auf eine zurückziehende Bewegung der Kolbenstange 18 nach und nach über das Spiel zwischen dem Zylinder 16 und der Kolbenstange 18 aus, wobei sich nach und nach die Spannung des Treibriemens reduziert.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Stangenführung 28 der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung weist eine Vielzahl von Ölkanälen oder -durchtritten 38 auf - im hier dargestellten Ausführungsbeispiel 3. Die Ölkanäle 38 sind zumindest an ei­ ner Oberfläche - der die Feder zurückhaltenden Oberfläche - der Stangenführung 28, die in Anlage mit einem Ende der Feder 36 gehalten ist, in radialer Richtung verlängert. Insbesondere erstrecken sich die Ölkanäle 38 von einer inneren peri­ pheren Oberfläche der in Preßpassung mit der Kolbenstange 18 verbundenen Stangenführung 28 radial nach außen und auch in axialer Richtung der Kolben­ stange 18 durch die Dicke der Stangenführung 28. In Fig. 3 ist mit den gestri­ chelten Linien ein Bereich der Feder 36 angedeutet, der mit der die Feder zu­ rückhaltenden Oberfläche der Stangenführung 28 in Eingriff steht. Die Fig. 2 und 3 verdeutlichen, daß die Ölkanäle 38 nicht durch die Feder 36 verschlossen werden, sondern eine hinreichende Fließverbindung für das Öl zwischen der vor­ deren Seite - der Dichtungsseite - und der rückwärtigen Seite - der Zylinderseite - der Stangenführung 28 gewährleistet ist.

Die Stangenführung 28 wird vorzugsweise durch Sintern oder Preßformen und anschließendes Verpressen mit der Kolbenstange 18 hergestellt. Entsprechend der dargestellten Ausführungsform ist die Stangenführung 28 mit einer Vielzahl von Ölkanälen oder -durchtritten 38 versehen, die in radialer Richtung verlängert sind und sich in axialer Richtung durch die Stangenführung 28 erstrecken. Die Ölkanäle 38 öffnen sich auf eine innere periphere Oberfläche der Stangenfüh­ rung 28. Die auf diese Weise angeordneten Ölkanäle 38 können in der Stangen­ führung 28 während des Verpreßvorgangs erzeugte Spannungen absorbieren, so daß eine Deformation und eine Änderung im äußeren Durchmesser der Stan­ genführung 28 nicht auftritt. Da ein kleiner Spalt oder ein kleines Spiel zwischen der Stangenführung 28 und dem Gehäuse 14 vorgesehen ist, erübrigt sich auf­ grund des vorgenannten Verpreßvorganges, der ohne eine Änderung im äußeren Durchmesser der Stangenführung 28 durchführbar ist, automatisch die Notwen­ digkeit einer Abmessungskontrolle der erzeugten Stangenführung 28, z. B. in Form einer Abschlußbearbeitung der äußeren peripheren Oberfläche der Stan­ genführung 28. Die Stangenführung 28 ist gleichmäßig relativ zum Gehäuse 14 verschiebbar.

Obwohl die Anzahl der radial verlängerten axialen Ölkanäle 38 in der dargestell­ ten Ausführungsform drei beträgt, können erfindungsgemäß auch weniger als zwei oder mehr als vier Ölkanäle vorgesehen sein. Die Ölkanäle 38 sollten in keiner Weise auf die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Form und Konfiguration limi­ tiert werden, solange sie nicht durch die Feder 36 verschlossen werden. Sie kön­ nen auch eine andere Form oder Konfiguration einnehmen, wie radial verlängerte axiale Durchgangsöffnungen oder Kanäle, die sich von der äußeren peripheren Oberfläche in Richtung der inneren peripheren Oberfläche der Stangenführung 28 erstrecken. Jeder der Ölkanäle kann zusammengesetzt sein aus der Kombi­ nation einer radialen Vertiefung, die sich radial in der in Anlage mit der Feder 36 gehaltenen Eingriffsoberfläche der Stangenführung 28 erstreckt, und einer axia­ len Durchgangsöffnung, die sich kontinuierlich von dem unteren Ende der radia­ len Vertiefung durch die Dicke der Stangenführung 28 und die Öffnung zu einem dichtungsseitigen Bereich der Niederdruckölkammer 26 erstreckt, welcher an die Dichtung 24 angrenzt. Als weitere Alternative können die Ölkanäle zusammen­ gesetzt sein aus einem ersten radialen Ölkanal - oder Kanälen -, der sich von der äußeren peripheren Oberfläche in Richtung der inneren peripheren Oberfläche der Stangenführung 28 erstreckt, und einem zweiten radialen Ölkanal - oder Kanälen -, der sich von der inneren peripheren Oberfläche in Richtung der äuße­ ren peripheren Oberfläche der Stangenführung erstreckt und abwechselnd mit dem ersten radialen Ölkanal - oder Kanälen - angeordnet ist.

Erfindungsgemäß weist die zusammen mit einer Kolbenstange bewegbare Stan­ genführung radiale Ölkanäle oder -durchtritte auf, die in einer eine Feder zurück­ haltenden Oberfläche ausgebildet sind, welche in Anlage mit einer Feder gehal­ ten ist. Die Ölkanäle werden daher nicht von der Feder verschlossen, unabhän­ gig von der Anlageposition und Größe der Feder, und so wird die Fließverbin­ dung für das durch die Fließkanäle tretende Öl nicht übermäßig eingeschränkt. Wenn die Kolbenstange vorgeschoben wird, wird der Ölfluß in einem solchen Ausmaß eingeschränkt, daß in dem dichtungsseitigen Bereich der Nieder­ druckölkammer ein geeigneter Druck aufrecht erhalten wird, ohne einen negati­ ven Druck zu erhalten oder auf einen übermäßig hohen Druck angehoben zu werden. Auf diese Weise wird die Niederdruckölkammer gegen das Eindringen von Außenluft und einen Ölverlust geschützt.

Des weiteren wird dem Öl in der Niederdruckölkammer ermöglicht, durch die Ölkanäle in der Stangenführung gleichmäßig von dem dichtungsseitigen Bereich zu dem zylinderseitigen Bereich und vice versa zu fließen. Entsprechend ist, wenn sich der Treibriemen lockert, die Kolbenstange in der Lage, ihre Vorwärts­ bewegung zum Wiederherstellen einer geeigneten Treibriemenspannung unver­ züglich zu beginnen, ohne durch das Öl in dem dichtungsseitigen Bereich der Niederdruckölkammer gehemmt zu werden. Auf diese Weise weist die Spannvor­ richtung einen erhöhten Grad an Verläßlichkeit auf.

Claims (1)

1. Hydraulische Spannvorrichtung (10) mit einem ein offenes Ende aufweisenden Gehäuse (14), einer aus dem offenen Ende des Gehäuses (14) ragenden Kol­ benstange (18), einer eine dichte Abdichtung zwischen dem Gehäuse (14) und der Kolbenstange (14) gewährleistenden Dichtung (24) zum Abdichten von Öl in­ nerhalb des Gehäuses (14), einer an der Kolbenstange (18) festgelegten und entlang der Innenwand des Gehäuses (14) verschiebbaren Stangenführung (28) und einer in komprimiertem Zustand zwischen dem Gehäuse (14) und der Stan­ genführung (28) angeordneten Feder (36) zum Ausüben einer die Kolbenstange (18) aus dem Gehäuse (14) treibenden Kraft,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Stangenführung (28) eine mit der Feder (36) in Anlage gehaltene Oberfläche aufweist und daß ein radial verlän­ gerter Ölkanal (38) in der Oberfläche ausgebildet ist, wobei der Ölkanal (38) von der Feder (36) nicht verschlossen wird.