DE19650289A1 - Hydraulische Spanneinrichtung mit Innenreservoir - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spanneinrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Solche Spanneinrichtungen dienen als Steuerantriebe von Brennkraftmaschi­ nen. Diese Steuerantriebe bedienen sich einer Kette oder eines Riemens und es hat sich gezeigt, daß die Spannung der Kette auf der losen Kettenseite sich stark verän­ dern kann. Ferner ändert sich die Kettenspannung, wenn sich die Kette infolge von Verschleiß verlängert. So ist es wichtig, eine bestimmte Kettenspannung aufrecht­ zuerhalten. Läßt die Kettenspannung infolge Verschleiß nach, so ist es wesentlich, mit einer einstellbaren Spanneinrichtung die richtige Kettenspannung aufrechtzuer­ halten.

Aus der US-5,346,436 ist beispielsweise eine hydraulische Kettenspannung mit Entlüftung bekannt. Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spanneinrichtung mit einem Innenreservoir, so daß die Arbeitskammer gefüllt bleibt, wenn das Reser­ voir unmittelbar neben der Arbeitskammer angeordnet ist.

In der US-5,352,159 ist eine hydraulische Spanneinrichtung mit Innenreservoir erläutert, wobei ein Ölreservoir mit dem Gehäuse der Spanneinrichtung integriert ist. Das Gehäuse bildet eine zylindrische Innenkammer für Öl. Ein in der Kammer liegender Kolben unterteilt die Kammer in einen Niederdruckteil und einen Hoch­ druckteil. Das Innenreservoir hat einen Durchgang zur Niederdruckkammer und eine Öffnung zum Zuführen von Öl aus der Ölwanne des Motors und umgibt die Spanneinrichtung. Öl für die Spanneinrichtung wird aus der Ölwanne nachgefüllt. Die Niederdruckkammer und die Hochdruckkammer sind an zwei Stellen verbun­ den. Ein Rückschlagventil im zweiten Ölkanal drosselt die Strömung in die Hoch­ druckkammer, sperrt dagegen die Strömung aus der Hochdruckkammer ab.

Ein anderes Beispiel einer hydraulischen Spanneinrichtung mit Innenreservoir ist in US-5,090,946 geschildert. Hier ist die Spanneinrichtung mit einem eingebau­ ten Ölreservoir versehen. Öl strömt aus dem Reservoir über ein Rückschlagventil in eine Arbeitskammer zwischen einer Bohrung und dem Kolben. Das Öl strömt dann aus der Arbeitskammer über eine getrennte Öffnung zum Reservoir zurück.

Ein weiteres Beispiel einer hydraulischen Spanneinrichtung mit Innenreservoir ergibt sich aus der US-5,248,282. Hier ist bei einer Spanneinrichtung ein Ölreser­ voir im Inneren des Kolbens vorgesehen.

Aus der US-4,997,410 ist ein Innenreservoir bekannt, das über ein Rück­ schlagventil mit einer Druckkammer verbunden ist und einen Zylinder umgibt.

Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung bedient sich zweier Druckkammern. Die Niederdruckkammer bildet ein Innenreservoir, das im Betrieb des Motors mit Druckmittel versorgt wird. Die zweite Kammer ist eine Hochdruckkammer, die mit dem Reservoir über ein Rückschlagventil in Verbindung steht, das die Rückströ­ mung in das Innenreservoir absperrt. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Spanneinrichtung ein Innenreservoir, das aber nicht innerhalb des Kolbens liegt oder den Zylinder umgibt. Erfindungsgemäß ist das Innenreservoir mit einer eige­ nen Kammer verbunden. Ein Rückschlagventil zwischen dem Innenreservoir und dieser Kammer sperrt die Strömung zum Reservoir ab. Außerdem liegt das Innenre­ servoir vorzugsweise unmittelbar über dem Rückschlagventil, der Kammer, dem Kolben und dem Zylinder bzw. einer Büchse.

Das erfindungsgemäße Innenreservoir bietet verschiedene Vorteile. Die Her­ stellung des Innenreservoirs im Gehäuse der Spanneinrichtung in Verbindung mit seiner Lage oberhalb der Kammer und dem Rückschlagventil macht sich die Gravi­ tationskräfte zunutze, um die Kammer gefüllt zu halten. Ferner kann Strömungsmit­ tel aus der Kammer nicht "auslecken", bis der Strömungsmittelpegel zwischen Kol­ ben und Zylinderbüchse ansteigt. Vor dem Inbetriebsetzen des Steuerantriebs, wenn also Druckmittel die Kammer noch nicht gefüllt hat, bleibt Strömungsmittel in der Kammer wegen der Lage des Reservoirs über der Kammer. Die Herstellung der Spanneinrichtung ist vereinfacht, da Toleranzen zwischen der Zylinderbüchse und dem Kolben leichter eingehalten werden können als Toleranzen zwischen dem Kol­ ben und einer Bohrung bei bekannten Kettenspannern. Da die Zylinderbüchse im Preßsitz, mit Hilfe einer Gewindeschraube, durch Einsatzgießen oder mit anderen mechanischen Mitteln im Gehäuse befestigt werden kann, ist die Herstellung auch dadurch vereinfacht, daß genaue Toleranzen zwischen der Zylinderbüchse und der Bohrung im Gehäuse nicht eingehalten werden müssen.

Die Erfindung ist auf eine hydraulische Spanneinrichtung mit Innenreservoir gerichtet. Dabei ist in einem Gehäuse eine Zylinderbüchse eingesetzt und ein Hohl­ kolben ist außen auf die Büchse aufgesetzt und von einer Feder in Richtung aus dem Gehäuse heraus vorgespannt. Die Büchse wird bei der Herstellung im Gehäuse fi­ xiert. Dies kann durch einen Preßsitz erfolgen, durch Einsatzgießen, mit Schrauben oder mit anderen mechanischen Mitteln. Eine Arbeitskammer liegt zwischen der Büchse und dem Kolben. Ein Innenreservoir ist oberhalb der Arbeitskammer im Gehäuse angeordnet und mit einer externen Ölquelle verbunden. Das Reservoir ist auch mit der Arbeitskammer verbunden. Das Reservoir hat außerdem eine Entlüf­ tungsbohrung, so daß Luft und Öl aus dem Reservoir in die Atmosphäre gelangen können.

Ein Rückschlagventil liegt im Kanal zwischen dem Innenreservoir und der Arbeitskammer. Das Rückschlagventil öffnet den Durchgang aus dem Innenreser­ voir in die Kammer und sperrt in umgekehrter Richtung ab, d. h. zurück in das In­ nenreservoir. Das Rückschlagventil kann ein Kugelventil mit Feder sein, ein feder­ belastetes Ventil oder ein Rückschlagventil mit veränderlicher Drossel. In einer be­ vorzugten Ausführungsform sitzt das Ventilglied in einem Ventilsitzteil, das in be­ vorzugter Weise derart im Preßsitz in der Büchse sitzt, daß der Ventilsitz dann fi­ xiert ist bzw. der Ventilsitz mit der Büchse einstückig ausgebildet ist. In einer ande­ ren bevorzugten Ausführungsform liegt der Ventilsitz innerhalb einer Rückschlag­ ventil-Baugruppe, die von einer Feder gehalten ist und an der Büchse mit einer Dichtung abgedichtet ist.

Der Kolben der hydraulischen Spanneinrichtung drückt auf den Teil der Spanneinrichtung, über den die Kette oder der Riemen des Steuerantriebs läuft. Der Kolben und damit der Spannschuh müssen sich nach außen verschieben, wenn sich die Kette bei höheren Belastungen infolge hoher Motordrehzahlen längt. Der Kol­ ben und der Schuh werden vom Arbeitsdruck und der gegen den Boden des Kolbens wirkenden Feder nach außen gedrückt. Dagegen wird der Kolben von der Kette nach innen gedrückt, die Kräfte auf den Spannschuh am Boden des Kolbens ausübt. Der Auswärtshub des Kolbens hängt vom Unterschied der Kräfte ab, von denen die hydraulischen Kräfte und Federkräfte nach außen und die Kettenkräfte nach innen wirken.

Bei Herstellung und Zusammenbau wird ein Montagehalter um den Schuh ge­ legt, um diesen gegenüber dem Gehäuse drehfest zu halten. Ein am Gehäuse instal­ lierter und durch den Montagehalter greifender Stift verhindert, daß die Spannein­ richtung während des Transports und des Einbaues sicher nach außen schiebt. Nach Einbau der Spanneinrichtung am Motor wird der Stift entfernt, so daß die Spann­ einrichtung arbeiten kann. Der Montagehalter verhindert ein Verdrehen des Spann­ schuhs beim Transport und Einbau und auch während des Motorbetriebs.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Steuerantriebs;

Fig. 2 eine Ansicht des Spanners mit Innenreservoir;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Spanners;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Spanner;

Fig. 5 einen Schnitt des hydraulischen Spanners mit Innenreservoir;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 4, wobei der Kolben vollaus­ gefahren ist;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 4;

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie D-D in Fig. 3;

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung der Einzelteile des Rückschlagventils und der Zylinderbuchse vor dem Zusammenbau;

Fig. 11 eine Ansicht ähnlich Fig. 10 mit eingebautem Rückschlagventil;

Fig. 12 eine abgeänderte Ausführungsform des Rückschlagventils vor dem Zusammenbau, und

Fig. 13 eine Ansicht der Fig. 12 mit eingebautem Rückschlagventil.

Fig. 1 zeigt zwei hydraulische Spanneinrichtungen 10 und 12, die entgegenge­ setzt zueinander an einer Steuerkette bzw. einem Riemen als Steuerantriebe 14 und 16 für DOC-Nockenwellen angeordnet sind. Die Ketten 120, 122 umschlingen Ket­ tenrieder 124, 126, 128 und 130 für die Nockenwellen, die von der Kurbelwelle 18 her angetrieben werden und die Spanner 10 und 12 sollen für die Kettenspannung zwischen den Nockenwellen sorgen.

Fig. 2 ist eine Ansicht eines hydraulischen Spanners 10 der Fig. 1 und Fig. 5 zeigt einen Schnitt. Der Spanner 10 besitzt ein Gehäuse 20 mit einem Innenreservoir 22. Strömungsmittel gelangt in das Innenreservoir 22 aus einer Druckmittelquelle durch einen Kanal 24, der an die Druckmittelquelle, sei es eine Ölpumpe oder ein Ölreservoir im Motorblock o. ä. angeschlossen ist. Der Kanal 24 ist von zwei rechtwinkligen Bohrungen im Gehäuse 20 gebildet, von denen eine mit einer Kugel 28 oder einem Stopfen verschlossen ist.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht und die Fig. 6, 7 und 8 Schnitte einer erfindungs­ gemäßen Ausführungsform. Strömungsmittel aus dem Innenreservoir 22 tritt in eine Arbeitskammer 30 ein, die von einer Büchse 32 und einem Hohlkolben 34 gebildet ist. Dabei sind die Hülse 32 im Preßsitz im Gehäuse 20 oder die Hülse 32 wird von Schrauben im Gehäuse 20 gehalten. Die Hülse kann im Gehäuse 20 auch durch Ein­ satzgießen oder andere mechanische Mittel gehalten sein. Der Hohlkolben 34 gleitet auf der Hülse 32 und wird von einer Feder 36 im austretenden Sinn vorgespannt. Das untere Ende 38 des Kolbens 34 trägt einen Spannschuh 40. Der Spannschuh 40 spannt die Kette bzw. den Riemen (nicht dargestellt). Die Feder 36 drückt auf die Innenseite 42 am unteren Ende 38 des Kolbens 34 und drückt den Kolben 34 nach außen.

Ein Rückschlagventil liegt zwischen der Arbeitskammer 30 und dem Innenre­ servoir 22. Die Fig. 10, 11, 12 und 13 zeigen, wie das Rückschlagventil im Spanner 10 angeordnet ist. In einer Ausführungsform besteht das Rückschlagventil aus einer Baugruppe 46, die auf einem Ventilsitz 48 aufsitzt bzw. vom Ventilsitz umschlossen ist. In den Fig. 10 und 11 ist der Ventilsitz 48 einstückig mit der Zylinderbüchse 32 ausgebildet. Hier besteht die Baugruppe 46 aus einem Rückschlagventilkäfig 56, einer Feder 58 und einer Kugel 60 als Ventilglied. Die Baugruppe 46 sitzt auf dem Ventilsitz 48, der an der Büchse 32 ausgebildet ist. In einer anderen Ausführungs­ form sitzt der Ventilsitz 48 im Preßsitz in der Büchse 32 und die Baugruppe 46 sitzt auf dem Ventilsitz 48. Die Fig. 12 und 13 zeigen eine andere Ausführungsform, bei der der Ventilsitz 48 zunächst innerhalb der Baugruppe 46 vorgesehen ist. Außer­ dem liegen auch die Ventilkugel 60 und die Feder 58 in der Baugruppe 46. Die Fe­ der 48 ist zwischen der Ventilkugel 60 und dem Ventilkäfig 56 angeordnet. Die Baugruppe 46, die auch den Ventilsitz 48 beinhaltet, wird dann in der Büchse 32 von der Feder 36 gehalten und wird mit einer Dichtung 32 abgedichtet. In einer weiteren Ausführungsform kann das Rückschlagventil mit veränderlicher Öffnung ausgeführt sein, wie dies in US-5,258,820 und 5,277,664 dargestellt ist, welche der Anmelderin patentierte Gegenstände betreffen und auf die hiermit Bezug genom­ men wird.

Das Rückschlagventil arbeitet wie folgt: Ein Auswärtshub des Kolbens 34 führt dazu, daß Strömungsmittel im Reservoir 22 die Ventilkugel 60 nach unten drückt, bezogen auf den Ventilkäfig 56, und damit Strömungsmittel in die Kammer 30 eintritt. Sobald die Kammer 30 mit Strömungsmittel gefüllt ist, schließt das Rückschlagventil 46 infolge des auf die Ventilkugel 60 wirkenden Strömungsmit­ teldruckes, durch den die Kugel auf den Durchlaß gedrückt wird. Aus den Fig. 6, 7 und 8 ist die erfindungsgemäße Arbeitsweise ersichtlich. Fig. 6 zeigt den Zustand, wenn der Spannschuh voll eingeschoben ist. Strömungsmittel mit höherem Druck im Innenreservoir 22 öffnet das Rückschlagventil 46, wie bereits erläutert, so daß Flüssigkeit in die Kammer 30 eintritt. Sobald die Kammer 30 gefüllt ist, werden Kolben 34 und Spannschuh 40 vom Druck des Druckmittels und der Feder 36 nach außen geschoben. Der Kolben 34 und Spannschuh 40 verschieben sich nach außen, bis die von der Kette auf den Spannschuh 40 und den Kolben 34 ausgeübte einwärts gerichtete Kraft gleich der nach außen gerichteten Kraft der Feder 36 und des Druckmittels ist. Fig. 7 zeigt den Spanner voll ausgefahren. Hier schließt die Ven­ tilkugel 60 am Ventilsitz 48 ab, so daß kein weiteres Strömungsmittel aus dem In­ nenreservoir 22 in die Kammer 30 eintreten kann.

Wird infolge Verschleißes oder Lastschwankungen die Kette lose, so werden Kolben 34 und Spannschuh 40 von der Feder 36 nach außen geschoben und das Rückschlagventil 46 öffnet, so daß mehr Strömungsmittel in die Kammer 30 aus dem Innenreservoir 22 eintreten kann. Sobald auch hier die nach innen gerichtete Kraft der Kette am Spannschuh 40 gleich der nach außen gerichteten Kraft der Fe­ der 36 und des Druckmittels ist, schließt das Rückschlagventil 46, um einen weite­ ren Zutritt von Strömungsmittel aus dem Innenreservoir 22 in die Kammer 30 zu verhindern. Das Rückschlagventil 46 und der Ventilsitz 48 öffnen also in Richtung zur Kammer 30, aber sperren umgekehrt eine Rückströmung in das Reservoir 22.

Fig. 8 zeigt einen Entlüftungskanal 50 im Reservoir 22, so daß im Reservoir 22 eingetretene Luft in die Atmosphäre austreten kann. An dem Entlüftungskanal 50 kann auch Strömungsmittel anstehen, so daß dies als Schmieröffnung für den Steu­ erantrieb dient. Strömungsmittel kann auch aus dem Entlüftungskanal 50 austreten, und zwar infolge von Strömungsmitteldruck im Reservoir 22 bei laufendem Steuer­ antrieb.

In den Fig. 2, 3 und 9 ist ein Montagehalter 54 und ein Stift 26 dargestellt, mit denen verhindert wird, daß der Spanner 10 sich beim Herstellen, dem Transport und dem Zusammenbau auseinanderschiebt. Sobald der Spanner 10 am Motor eingebaut ist, wird der Stift 26 vom Montagehalter 54 entfernt, so daß der Spanner 10 in der beschriebenen Weise arbeiten kann. Der Montagehalter 54 hindert den Spannschuh 40 an einer Verdrehung beim Transport und Zusammenbau und auch während des Betriebes im Steuerantrieb.

Claims (9)

1. Hydraulische Spanneinrichtung mit folgenden Bauteilen:
in einer Boh­ rung eines Gehäuses (20) ist eine zylindrische Büchse (32) angeordnet, die zusam­ men mit der Bohrung ein Reservoir (22) bildet;
auf der Büchse (32) ist ein Hohlkolben (34) verschiebbar angeordnet, der mit der Zylinderbüchse (32) eine Arbeitskammer (30) bildet;
eine Feder (36) drückt den Hohlkolben (34) aus dem Gehäuse (20) her­ aus;
das Reservoir (22) ist an eine äußere Druckmittelquelle angeschlossen und
ein Rückschlagventil (46) ist in einem Kanal zwischen dem Reservoir (22) und der Arbeitskammer (30) angeordnet und öffnet einen Strömungsmittelweg aus dem Reservoir (22) in die Arbeitskammer (30).

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (32) im Gehäuse (30) eingepreßt ist.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (32) im Gehäuse (20) mit einer Schraubverbindung gehalten ist.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückschlagventil-Baugruppe (46) von einem Ventilsitz (48) umschlossen ist.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (48) in der Büchse (32) eingepreßt ist.

6. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (48) an der Büchse (32) angeformt ist.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (48) in der Baugruppe (46) vorgesehen ist und diese von der Feder (36) in der Büchse (32) gegen ein Dichtglied (52) gehalten ist.

8. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reservoir (22) einen Entlüftungskanal (50) zum Austritt von Luft und/oder Strömungsmittel aus dem Reservoir (22) aufweist.

9. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein am Hohlkolben angeordneter Spannschuh (40) mit einem Mon­ tagehalter (54) und einem Stift (26) an einer Drehung während der Herstellung und der Montage gehindert ist, wobei der Stift (26) in den Montagehalter (54) während der Montage eingesetzt und nach Einbau in das Steuersystem von dem Montagehal­ ter (54) entfernt wird.