DE19717360A1 - Hydraulischer Kettenspanner - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kettenspanner, wie er beispiels­ weise in Verbindung mit einem Kettentrieb in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.

Bei derartigen Kettenspannern ist es wichtig, eine gewisse Spannung in der Kette aufrechtzuerhalten, um Geräusche bzw. ein Durchrutschen zu verhindern. Ein Durchrutschen zu verhindern, ist besonders wichtig im Fall einer von einer Kette angetriebenen Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, da das Durchrutschen die Zeitsteuerung der Nockenwelle um einige Grad ändern kann, was zu entsprechen­ den Schäden führen kann. Die Spannung der Kette kann sich aufgrund von Tempe­ raturänderungen und der linearen thermischen Expansion zwischen verschiedenen Teilen der Brennkraftmaschine stark ändern. Durch die Nockenwelle und die Kur­ belwelle induzierte Torsionsschwingungen können erhebliche Schwankungen der Kettenspannung hervorrufen. Diese Spannungsschwankungen führen zu einer Län­ gung der Kette. Außerdem kann ein Verschleiß der Kettenbestandteile bei längerem Gebrauch zu einer Spannungsabnahme in der Kette führen.

Ein typischer hydraulischer Kettenspanner besteht aus einem Gehäuse mit einer Bohrung, einer von der Bohrung gebildeten Kammer und einem hohlen Kol­ ben, der von einer Feder in Auswärtsrichtung der Bohrung vorgespannt wird. Ein Rückschlagventil ist ebenfalls in dem hydraulischen Kettenspanner vorgesehen, um den Zufluß von Strömungsmittel aus einer Druckmittelquelle in die Kammer zu er­ möglichen, während es ein Rückströmen in der entgegengesetzten Richtung verhin­ dert. Die Kraft, die die Kette auf den Kolben in Einwärtsrichtung ausübt, wird durch die Widerstandskraft des Strömungsmittels sowie die Kraft der Feder in Auswärts­ richtung ausgeglichen.

Die US 2,191,946 zeigt einen Kettenspanner mit einem in einem mit Öl und Luft gefüllten Zylinder angeordneten Kolben, der zum Spannen der Kette auf einen Spannarm drückt, und einem Ölreservoir, das mit einem von der Kette erzeugten Ölnebel gefüllt ist. Dieser Kettenspanner besitzt weder ein Rückschlagventil noch eine Hochdruck-Kammer.

Die US 5,352,159 zeigt eine andere Ausführungsform eines Kettenspanners mit einem Kolben, der in einem Zylinder gleitbar gelagert ist, welcher in eine Nie­ derdruck- und Hochdruck-Kammer unterteilt ist. Eine Dichtung umgibt das obere Ende des Kolbens, um eine Ölleckage zu verhindern, und ein Rückschlagventil er­ möglicht einen Ölstrom aus der Niederdruck-Kammer in die Hochdruck-Kammer. Ein Ölreservoir liefert Öl für die Niederdruck-Kammer und besitzt eine Öffnung zum Sammeln des Öls aus dem Ölnebel in der Brennkraftmaschine.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Kettenspanner geschaffen werden, der ohne Druckmittelquelle auskommt. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Bei einigen Anwendungen ist keine Möglichkeit vorgesehen, um dem hy­ draulischen Kettenspanner Drucköl zuzuführen. Bei einigen Anwendungen kann sich die Kette in einem abgedichteten Raum befinden, oder das unter Druck geför­ derte Öl ist eine andere Ölsorte als die im Kettenraum verwendete Ölsorte. Die vor­ liegende Erfindung ist auf einen Kettenspanner ohne Druckmittelquelle gerichtet.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kettenspanner ist eine integrierte Anordnung aus Spannvorrichtung und Spannarm vorgesehen, welche ein im Spannarm gebildetes Reservoir umfaßt, das drucklose Hydraulikflüssigkeit an die Spannvorrichtung abgibt. Ein Dichtglied verhindert eine Leckage aus dem Reservoir in eine Kammer niedrigeren Drucks. Ein Dichtring zwischen einer Kammer höheren Drucks und der Kammer niedrigeren Drucks ermöglicht eine gesteuerte Leckage, nachdem der Motor mit hoher Drehzahl betrieben wurde und die Kette gestreckt wurde. Außerdem ermöglicht ein gewundener Entlüftungskanal das Entweichen von Luft aus der Kammer höheren Drucks sowie von Luft, die bei Betrieb des Motors in die Kammer höheren Drucks gelangt ist.

Der Kettenspanner der vorliegenden Erfindung verwendet Öl aus der Kette bei ihrer Bewegung über die Oberseite des Spannarmes. An der Oberseite des Spannarmes sind Fangschlitze vorgesehen, um Öl aufzufangen, wenn sich die Kette über den Spannarm bewegt. Das Öl wird in einem Reservoir mit einem Einlaß zur Spannvorrichtung gesammelt.

Die Spannvorrichtung ist in den Spannarm integriert. Der Spannarm wird vorzugsweise in horizontaler Lage montiert, wobei das Reservoir oberhalb des Ein­ lasses zu der Kammer höheren Drucks in dem Spannarm angeordnet ist. Der Spannarm schwenkt um einen Gelenkpunkt an einem Ende. Die Relativbewegungen des Kolbens bezüglich des Spannarmes am anderen Ende ermöglichen eine Aus­ wärtsbewegung des Spannarmes zum Aufrechterhalten der Kettenspannung. Ein Kolben erstreckt sich aus einer Bohrung im Spannarm und wird gegen einen Reak­ tionsblock gedrückt. Strömungsmittel wird aus dem Reservoir der Kammer niedri­ geren Drucks im Kolben zugeführt. Ein aktives Dichtglied dient dazu, die Kammer niedrigeren Drucks vollständig abzudichten. Ein eine gesteuerte Leckage ermögli­ chender Dicht ist zwischen der Kammer höheren Drucks und der Kammer niedrige­ ren Drucks angeordnet, um eine gesteuerte Leckage zu ermöglichen, nachdem der Motor mit hoher Drehzahl betrieben und die Kette gestreckt wurde.

Ein Rückschlagventil steuert den Strömungsmittelstrom aus der Kammer niedrigeren Drucks in die Kammer höheren Drucks. Eine Feder hält das Rück­ schlagventil in einer normalerweise geschlossenen Stellung. Wenn die Kette locke­ rer wird, wird der Spannarm aufgrund der Kraft der Feder nach außen bewegt. Die Bewegung des Spannarmes bezüglich des Kolbens erzeugt einen relativ niedrigen Druck in der oberen Kammer höheren Drucks. Diese Druckdifferenz sorgt dafür, daß Strömungsmittel aus der Kammer niedrigeren Drucks in die Kammer höheren Drucks strömt. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel muß sich das Rück­ schlagventil bei einer sehr geringen Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern öffnen. Das in der Kammer höheren Drucks vorhandene Strömungsmittel setzt eine Einwärtsbewegung des Spannarmes aufgrund der Federkraft einen Widerstand ent­ gegen. Ein gewundener Entlüftungskanal ermöglicht die Entlüftung der Kammer höheren Drucks, wenn der Motor läuft und der Kettenspanner in Betrieb ist.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Kette und eines Kettenspanners;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Kettenspanners;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Spannarm des Kettenspanners.

Fig. 1 zeigt einen hydraulischen Kettenspanner 10 mit einem Spannarm 12, der in horizontaler Lage gelagert ist, und einem Reaktionsblock 5, der an einem Motorblock, Motorgehäuse oder Kettengehäuse angebracht ist. Wenn die Kette sich abzunutzen und zu längen beginnt, übt der Spannarm 12 eine Kraft auf die Kette aus, um die Spannung in der Kette aufrechtzuerhalten.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der Kettenspanner 10 zusätzlich zu dem Spannarm 12 eine hydraulische Spannvorrichtung 14, die zusammen eine integrale Baueinheit bilden. Der Spannarm 12 besitzt ein erstes Ende 20, ein zweites Ende 22, eine Oberseite 18 und eine Unterseite 16. Die Ober­ seite 18 des Spannarmes 18 bildet eine Kettenverschleißfläche, die mit der zu span­ nenden Kette in Berührung steht. Vorzugsweise hat die Oberseite des Spannarmes 18 eine gekrümmte Form, um eine geeignete Kettengleitfläche zu bilden. Es ver­ steht sich natürlich, daß die Oberseite des Spannarmes 18 irgendeine geeignete Form haben kann, wie sie durch Herstellungsüberlegungen diktiert wird.

Der Spannarm 12 besitzt ferner eine Gelenkbohrung 26 am ersten Ende 20 des Armes 12. Ein Schwenkstift 28 ist in der Bohrung 26 angeordnet, um den Spannarm 12 in der Nähe der zu spannenden Kette schwenkbar zu lagern.

Die Spannvorrichtung 14 benutzt Spritzöl der Kette, oder die Kette nimmt Öl mit und trägt es zu dem Spannarm 12. Der Spannarm 12 enthält Fangschlitze 50, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die an der Oberseite des Spannarmes 18 vorgesehen sind, um Öl aufzufangen, wenn sich die Kette über den Spannarm 12 bewegt. Das Öl wird in einem Reservoir 24 gesammelt. Das Reservoir 24 ist als Teil des Spannar­ mes 12 in dessen Inneren gebildet, und zwar oberhalb des Einlasses zu der Spann­ vorrichtung 14. Eine Strömungsleitplatte 25 ist innerhalb des Reservoirs 24 vorge­ sehen, um zu verhindern, daß das Öl den Ölstrom in den Einlaß einer Kammer 15 niedrigen Drucks behindert.

Die hydraulische Spannvorrichtung 14 besitzt ein Gehäuse 30 mit einer Boh­ rung in seiner Mitte, die seine Kammer 17 höheren Drucks und die Kammer 15 niedrigen Drucks bildet, welche mit Strömungsmittel aus dem Reservoir 24 gefüllt ist. Der Kolben 31 ist mit Paßsitz gleitend in der Bohrung gelagert, und ein Ende 34 des Kolbens (das untere Ende in Fig. 2) ist mit dem Reaktionsblock 5 verbunden. Der Kolben 31 hat vorzugsweise eine zylindrische Form und ein hohles Inneres, welches zusammen mit der Bohrung die Kammer 17 bildet.

Eine Feder 33 berührt die Innenseite des anderen Endes 32 des Kolbens (des oberen Endes in Fig. 2), um den Spannarm 14 in Auswärtsrichtung bezüglich des Kolbens 31 vorzuspannen. Der Reaktionsblock 5 begrenzt die Bewegung des Kol­ bens 31 und erzwingt eine Auswärtsbewegung des Spannarmes 12.

Zwischen der Kammer 15 niedrigeren Drucks und der Kammer 17 höheren Drucks ist ein Rückschlagventil 35 angeordnet, das eine Strömung aus der Kammer 17 in die Kammer 15 zuläßt, während es eine Strömung in der entgegengesetzten Richtung verhindert. Das Rückschlagventil 35 muß bei einer sehr niedrigen Druck­ differenz zwischen dem Druck in der Kammer 17 und dem Druck in der Kammer 15 öffnen. Wenn somit die Kammer 17 als Kammer höheren Drucks beschrieben wird, bedeutet dies lediglich, daß der Druck in der Kammer 17 geringfügig höher als der Druck in der "drucklosen" Kammer 15 und dem Reservoir 24 ist. Das Rückschlag­ ventil 35 kann aus einer Kugel und einer Feder bestehen, die die Kugel in Richtung auf einen Kugelsitz vorspannt. Das Rückschlagventil 35 kann außerdem ein Rück­ schlagventil mit veränderlicher Öffnung sein, wie es beispielsweise in der US 5,259,820 und der US 5,277,664 beschrieben ist.

Beim Start, wenn in der Kammer 17 kein Strömungsmittel vorhanden ist, drückt die Feder 33 den Spannarm 12 vom Kolben 31 weg, um eine Druckdifferenz am Rückschlagventil 35 zu erzeugen. Strömungsmittel aus dem Reservoir 24 kann somit das Rückschlagventil 35 öffnen, so daß Strömungsmittel in die Kammer 17 strömt. Beim Einströmen in die Kammer 17 erzeugt das Strömungsmittel eine auf die Kette wirkende Reaktionskraft. Das Strömungsmittel fährt fort, die Kammer 17 zu füllen, bis die von der Kette auf den Spannarm ausgeübte Einwärtskraft von der auswärts gerichteten Reaktionskraft der Feder 33 und des Strömungsmittels in der Kammer 17 ausgeglichen wird. Zu diesem Zeitpunkt schließt das Rückschlagventil 35 und verhindert eine weitere Strömung.

Im Betrieb wird die von der Kette auf den Kolben 31 wirkende Kraft durch die Kraft der Feder 33 und das unter Druck gesetzte Strömungsmittel in der Kam­ mer 17 ausgeglichen. Der Spannarm 12 wird um das erste Ende 20 geschwenkt und von dem Kolben 31 weggedrückt, welcher gegen den Reaktionsblock 5 am zweiten Ende 22 gedrückt wird. Der Kolben 31 gleitend relativ zu der Bohrung in dem Spannarm 12 und wird von der Feder 33 von dem Spannarm 12 aus nach außen ge­ gen den Reaktionsblock 5 gedrückt. Die Bewegung des Spannarmes 12 bezüglich des Kolbens 31 erzeugt einen etwas reduzierten Druck in der Kammer 17 höheren Drucks. Die resultierende Druckdifferenz läßt Strömungsmittel aus der Kammer 15 in die Kammer 17 strömen. Wenn sich somit der Spannarm 12 von dem Reaktions­ block 5 weg bewegt und die Bohrung relativ zu dem Kolben 31 nach außen gleitet, wird Hydraulikflüssigkeit durch das Rückschlagventil 35 in die Kammer 17 gezo­ gen. Das Vorhandensein von Strömungsmittel in der Kammer 17 unterbindet Bewe­ gungen des Spannarmes 12 in Richtung auf den Reaktionsblock 5, wenn die Kette gespannt wird, und der Spannarm 12 wird in Richtung auf den Reaktionsblock 5 getrieben. Ein gewundener Entlüftungskanal 38 ermöglicht eine Entlüftung der Kammer 17, wenn der Motor läuft und die Spannvorrichtung 14 in Betrieb ist. Solch ein Entlüftungskanal ist in der US 5,346,436 offenbart.

Wenn die Kette aufgrund von Verschleiß oder Lastschwankungen locker wird, bewegt sich der Kolben 31 wieder nach außen, und das Rückschlagventil 35 öffnet wieder, um mehr Strömungsmittel in die Kammer 17 einzulassen. Wenn die Kolbenkraft und die Kettenkraft ausgeglichen sind, sollte keine Strömung durch das Rückschlagventil 35 erfolgen. Um eine Leckage zu verhindern, steuert ein Dichtring 40 die Menge des Strömungsmittels, das aus der Kammer 17 entweichen kann. Ein Dichtring 41 zwischen der Kammer 17 und der Kammer 15 ermöglicht eine gesteu­ erte Leckage, nachdem der Motor mit hoher Drehzahl betrieben und die Kette ge­ streckt wurde.

Claims (6)

1. Hydraulischer Kettenspanner in Form einer integralen Anordnung aus:
einem Spannarm (12) mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Spannvorrich­ tung (10),
einem Kolben (31), der in der Bohrung gleitend gelagert und in der Bohrung eine erste Strömungsmittel-Kammer (15) und eine zweite Strömungsmittel-Kammer (17) bildet,
einer Feder (33), die in der Bohrung angeordnet ist und auf ein erstes Ende des Kolbens (31) einwirkt, um den Kolben (31) in Richtung weg von dem Spannarm (12) zu drücken,
einem Reaktionsblock (5), der an dem zweiten Ende des Kolbens (31) vorge­ sehen ist, um Axialbewegungen des Kolbens (31) zu unterbinden,
einem Reservoir (24), das im Inneren des Spannarmes (12) gebildet ist, um eine drucklose Strömungsmittelquelle für die erste Kammer (15) zu bilden,
einem Rückschlagventil (35), das eine Strömung aus der ersten Kammer (15) in die zweite Kammer (17) zuläßt und in der entgegengesetzten Richtung unterbin­ det, wobei Bewegungen des Spannarmes (12) relativ zu dem Kolben (31) eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern (15, 17) erzeugt, um eine Strömung zwischen den beiden Kammern (15, 17) hervorzurufen.

2. Hydraulischer Kettenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannarm (12) mehrere Schlitze (50) an seiner Oberfläche aufweist, um den Durchtritt von Öl von seiner Oberfläche zum Reservoir (24) zu ermöglichen.

3. Hydraulischer Kettenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (15) eine Kammer relativ niedrigen Drucks am Einlaß des Rückschlagventils (35) und die zweite Kammer (17) eine Kammer relativ höheren Drucks am Auslaß des Rückschlagventils (35) bildet, wobei die Kammer (17) rela­ tiv höheren Drucks einen zur Außenseite des Arms führenden Entlüftungskanal (38) aufweist.

4. Hydraulischer Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (35) zwischen der Feder (33) und dem Kolben (31) angeordnet ist.

5. Hydraulischer Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz ungefähr 0,41 bar (6 psi) beträgt.

6. Hydraulischer Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kammern (15, 17) ein Dichtring (40) angeordnet ist, der eine geringfügige Leckage am Dichtring vorbei zuläßt.