DE19740481A1 - Vorrichtung zum Spannen und Verstellen eines als Kette ausgebildeten Umschlingungstriebs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen und Ver­ stellen eines als Kette ausgebildeten Umschlingungstriebs, durch den eine erste Nockenwelle einer Brennkraftmaschine eine zweite Nockenwelle an­ treibt, wobei die Kette quer zu ihrer Bewegungsrichtung gespannt wird, in­ dem der Abstand zwischen ihrem Lasttrum und ihrem Lostrum dadurch ver­ größert wird, daß ein erster äußerer Hydraulikkolben und ein zweiter innerer Hydraulikkolben gegeneinander verschoben werden, und wobei die Kette quer zu ihrer Bewegungsrichtung verstellt wird, indem ihr Lostrum dadurch verkürzt oder verlängert und ihr Lasttrum dadurch verlängert oder verkürzt wird, daß der erste äußere Hydraulikkolben innerhalb eines feststehenden Gehäuses verschoben wird.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 44 29 071 A1 bekannt. Beim Ausschalten der Brennkraftmaschine wird naturge­ mäß auch die Hydraulikversorgung ausgeschaltet, was zur Folge hat, daß der Druck der Hydraulikversorgung absinkt. Beim erneuten Starten der Brennkraftmaschine treten deshalb innerhalb der ersten zwei bis fünf Se­ kunden, während derer der Druck der Hydraulikversorgung noch nicht wieder voll aufgebaut ist, unerwünschte Geräusche auf. Diese Geräusche können trotz der Verwendung eines Rückschlagventils, welches den von dem ersten äußeren Hydraulikkolben und dem zweiten inneren Hydraulikkolben begrenz­ ten ersten Druckraum von der Hydraulikversorgung trennt, nicht vermieden werden. Des weiteren treten je nach Befüllungsgrad undefinierte und daher unerwünschte Schwankungen der Steuerzeiten auf, die zu thermodynami­ schen Problemen führen können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiterzubilden, daß die beim Starten der Brennkraftmaschine auftretenden Geräusche und Schwan­ kungen der Steuerzeiten wirkungsvoll vermieden werden, ohne daß dabei die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. In­ dem für die Vorrichtung eine schaltbare Rastvorrichtung vorgesehen ist, wel­ che den ersten äußeren Hydraulikkolben innerhalb des Gehäuses festlegt, ist sichergestellt, daß der erste äußere Hydraulikkolben, welcher das Last­ trum der Kette spannt bzw. verstellt, nicht unkontrolliert weit in die Vorrich­ tung einsinken kann. Denn gerade dieses unkontrolliert weite Einsinken des ersten äußeren Hydraulikkolbens und das damit verbundene Verschieben des über den ersten Druckraum mit dem ersten äußeren Hydraulikkolben gekoppelten, zweiten inneren Hydraulikkolbens führt beim Stand der Technik dazu, daß das Lasttrum der Kette beim Startvorgang nicht mehr ordnungs­ gemäß gespannt bzw. eingestellt ist und deshalb Geräusche entstehen.

Bevorzugt ist die schaltbare Rastvorrichtung zwischen dem ersten Hydrau­ likkolben und einem diesen umgebenden Führungskörper, der innerhalb des Gehäuses festgelegt ist, vorgesehen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Rastvorrichtung hydraulisch schaltbar. Denn auf diese Weise kann die bereits vorhandene Hydraulikversorgung der Hydraulikkolben auch zur Steuerung der Rastvor­ richtung verwendet werden, ohne daß dazu weitere aufwendige Komponen­ ten erforderlich sind.

Bevorzugt weist die schaltbare Rastvorrichtung einen innerhalb des ersten äußeren Hydraulikkolbens gelagerten weiteren inneren Hydraulikkolben auf, der mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird und gegen die Kraft einer Fe­ der wirkt, so daß der weitere innere Hydraulikkolben dann, wenn die Hydrau­ likversorgung unterbrochen wird, von der Feder verschoben wird und mit seinem Mantel eine Anzahl von Rastelementen durch Öffnungen in der Au­ ßenhaut des ersten äußeren Hydraulikkolbens in korrespondierende Aus­ nehmungen in den Führungskörper hineinpreßt. Dies hat zur Folge, daß der weitere innere Hydraulikkolben quasi automatisch betätigt wird, wenn der Druck der Hydraulikversorgung abfällt, da der Druck der Feder dann größer ist als der Druck der Hydraulikversorgung und der weitere innere Hydraulik­ kolben somit gegenüber dem Führungskörper verrastet wird.

Vorteilhaft weist der erste äußere Hydraulikkolben für den weiteren inneren Hydraulikkolben an der von der Feder abgewandten Seite eine Verbin­ dungsbohrung auf. Dadurch ist eine besonders elegante Anbindung an die Hydraulikversorgung der Vorrichtung realisiert.

Zudem weist der erste äußere Hydraulikkolben für den weiteren inneren Hy­ draulikkolben an der der Feder zugewandten Seite eine Be- bzw. Entlüf­ tungsbohrung auf. Damit ist gewährleistet, daß beim Verschieben des weite­ ren inneren Hydraulikkolbens stets eine ausreichende Be- oder Entlüftung der Seite der Feder stattfinden kann.

Zweckmäßig ist der Mantel des weiteren inneren Hydraulikkolbens teilweise konisch ausgebildet, so daß ein Verkanten der Rastelemente bezüglich des weiteren inneren Hydraulikkolbens ausgeschlossen ist und die Rastelemente problemlos senkrecht zur Bewegungsrichtung des weiteren inneren Hydrau­ likkolbens verschoben werden können. Darüber hinaus garantiert die koni­ sche Ausbildung des Mantels des weiteren inneren Hydraulikkolbens ein automatisches Einrasten des ersten äußeren Hydraulikkolbens durch Ketten­ reaktionskräfte beim Start oder beim plötzlichen Öldruckverlust.

Die Rastelemente sollten kugelförmig ausgebildet sein, da dies die Gefahr des Verkantens der Rastelemente und des weiteren inneren Hydraulikkol­ bens weiter reduziert.

Außerdem sollten die Rastelemente und die für die Rastelemente vorgese­ henen Öffnungen in der Außenhaut des ersten äußeren Hydraulikkolbens in jeweils gleichen Abständen auf einer Kreisbahn verteilt angeordnet sein. Denn dieses Merkmal trägt dazu bei, daß der weitere innere Hydraulikkolben und der ihn umgebende erste äußere Hydraulikkolben nicht gegeneinander verkanten können, da deren Gleitverbindung durch die in gleichen Abstän­ den auf einer Kreisbahn verteilten Rastelemente bzw. Öffnungen gleichmä­ ßig beansprucht wird.

Gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Rastvorrichtung elektrisch schaltbar. Dabei wird die Rastvorrichtung stets dann elektrisch betätigt, wenn der Druck der Hydraulikversorgung stark ab­ fällt oder ansteigt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfigur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der ersten Aus­ führungsform mit einer hydraulisch schaltbaren Rastvorrichtung in schemati­ scher geschnittener Darstellung, wobei die linke Halbseite der Figur eine er­ ste Einstellung und die rechte Halbseite der Figur eine zweite Einstellung der Vorrichtung wiedergibt.

Die Vorrichtung 1 spannt und verstellt eine Kette 2, durch die eine erste Nockenwelle 3 einer Brennkraftmaschine eine zweite Nockenwelle 3' an­ treibt.

Die Vorrichtung 1 spannt und verstellt die Kette 2 quer zu ihrer Bewegungs­ richtung (Pfeile) über ihr Lasttrum 4 und ihr Lostrum 5. Dazu weist die Vor­ richtung 1 ein feststehendes Gehäuse 6, einen im Gehäuse 6 festgelegten Führungskörper 7, einen im Führungskörper 7 entlang der Achse A ver­ schiebbar gelagerten ersten äußeren Hydraulikkolben 8 und einen im ersten äußeren Hydraulikkolben 8 entlang der Achse A verschiebbaren zweiten in­ neren Hydraulikkolben 9 auf.

Das Spannen der Kette 2 wird realisiert, indem der von dem ersten äußeren Hydraulikkolben 8 und dem zweiten inneren Hydraulikkolben 9 gebildete er­ ste Druckraum 10 mit der nicht gezeigten Hydraulikversorgung in Verbindung steht und somit den ersten und den zweiten Hydraulikkolben 8, 9 auseinan­ der drückt. Dabei wird eine an der Stirnseite des ersten äußeren Hydraulik­ kolbens 8 befestigte erste Gleitschiene 11 gegen das Lasttrum 4 der Kette 2 und eine an der Stirnseite des zweiten inneren Hydraulikkolbens 9 befestigte zweite Gleitschiene 11' gegen das Lostrum 5 der Kette 2 gepreßt. Der von dem ersten und dem zweiten Hydraulikkolben 8, 9 begrenzte erste Druck­ raum 10 ist gegenüber der Hydraulikversorgung durch ein Rückschlagventil 12 getrennt, welches verhindert, daß die Hydraulikflüssigkeit beim Absinken des Druckes der Hydraulikversorgung aus dem ersten Druckraum 10 entwei­ chen und die Spannung der Kette 2 beim Ausschalten der Brennkraftma­ schine völlig verloren gehen kann.

Das Verstellen der Kette 2 wird realisiert, indem zwischen dem Gehäuse 6 und einem ringförmigen Kragen 13 des ersten Hydraulikkolbens 8 eine zweite Druckkammer 10' und zwischen dem Führungskörper 7 und dem ringförmigen Kragen 13 des ersten Hydraulikkolbens 8 eine dritte Druck­ kammer 10'' vorgesehen ist. Dadurch kann der erste äußere Hydraulikkolben 8 in einem weiten Bereich entlang der Achse A innerhalb der Vorrichtung 1 verstellt werden, was gemäß der rechten Halbseite der Figur eine Verstel­ lung der Kette 2 in Richtung "früh" und gemäß der linken Halbseite der Figur eine Verstellung der Kette 2 in Richtung "spät" zur Folge hat. Zweckmäßi­ gerweise wird die Frühverstellung bei Brennkraftmaschinen im Bereich ge­ ringer Drehzahlen, das heißt bis ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute und die Spätverstellung im Bereich hoher Drehzahlen, das heißt oberhalb von ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute sowie bei Leerlauf gewählt.

Um zu vermeiden, daß beim Ausschalten der Brennkraftmaschine ein unkon­ trolliert weites Einsinken des ersten äußeren Hydraulikkolbens 8 in die Vor­ richtung 1 stattfindet, weist die Vorrichtung 1 eine hydraulische Rastvorrich­ tung 14 auf, welche den ersten äußeren Hydraulikkolben 8 beim Abschalten der Brennkraftmaschine gegenüber dem diesen umgebenden Führungskör­ per 7 innerhalb des Gehäuses 6 festlegt. Die Rastvorrichtung 14 umfaßt ei­ nen innerhalb des ersten äußeren Hydraulikkolbens 8 gelagerten weiteren inneren Hydraulikkolben 15, der dem zweiten inneren Hydraulikkolben 9 ge­ genüberliegt. Der weitere innere Hydraulikkolben 15 wird über einen an sei­ ner Stirnseite angeordneten vierten Druckraum 10''' mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, welche entgegen der Kraft einer auf der anderen Seite des weiteren inneren Hydraulikkolbens 15 angeordneten Feder 16 wirkt, so daß der weitere innere Hydraulikkolben 15 stets dann, wenn die Hydraulikversor­ gung unterbrochen wird bzw. dann, wenn der Druck der Hydraulikversorgung abfällt, von der Feder 16 verschoben wird und mit seinem zu seiner Stirnsei­ te hin konisch ausgebildeten Mantel 17 eine Anzahl von kugelförmigen Ra­ stelementen 18 durch Öffnungen 19 in der Außenhaut des ersten äußeren Hydraulikkolbens 8 in korrespondierende Ausnehmungen 20 im Führungs­ körper 7 hineinpreßt, wodurch es zu einem Verrasten des ersten Hydraulik­ kolbens 8 gegenüber dem Führungskörper 7 bzw. dem Gehäuse 6 kommt.

Und damit es beim Verschieben des weiteren inneren Hydraulikkolbens 15 innerhalb des ersten äußeren Hydraulikkolbens 8 nicht zum Verkanten kommen kann, sind die Rastelemente 18 am Mantel des weiteren inneren Hydraulikkolbens 15 bzw. in der Außenhaut des ersten äußeren Hydraulik­ kolbens 8 in gleichen Abständen auf einer Kreisbahn angeordnet.

Da der erste äußere Hydraulikkolben 8 also nur bis zur Verrastung in den Führungskörper 7 einsinkt, kann der beim Ausschalten der Brennkraftma­ schine auftretende Druckabfall der Hydraulikversorgung, der sich aufgrund des Rückschlagventils 12 weniger auf den ersten Druckraum 10 als auf den zweiten und den dritten Druckraum 10', 10'' auswirkt, kein weiteres unkon­ trolliertes Einsinken des ersten äußeren Hydraulikkolbens 8 gegenüber dem Führungskörper 7 bzw. dem Gehäuse 6 zur Folge haben. Sollte beim Abstel­ len der Brennkraftmaschine dennoch keine Verrastung eingetreten sein, so sorgt die konische Ausbildung des Mantels 17 des weiteren inneren Hydrau­ likkolbens 15 dafür, daß beim ersten Betätigen des Anlassers der Brenn­ kraftmaschine der erste äußere Hydraulikkolben 8 selbsttätig einrastet.

Schließlich weist der erste äußere Hydraulikkolben 8 für den weiteren inne­ ren Hydraulikkolben 15 an seiner von der Feder 16 abgewandten Seite eine Verbindungsbohrung 21 auf, über welche der vierte Druckraum 10''' mit der Hydraulikversorgung für die erste Druckkammer 10 in Verbindung steht und weist der erste äußere Hydraulikkolben 8 für den weiteren inneren Hydrau­ likkolben 15 an seiner der Feder 16 zugewandten Seite eine Be- bzw. Entlüf­ tungsbohrung 22 auf, über die der weitere innere Hydraulikkolben 15 gegen­ über der Atmosphäre be- und entlüftet werden kann.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Spannen und Verstellen eines als Kette ausgebildeten Umschlingungstriebs, durch den eine erste Nockenwelle einer Brenn­ kraftmaschine eine zweite Nockenwelle antreibt, wobei

• - die Kette quer zu ihrer Bewegungsrichtung gespannt wird, indem der Abstand zwischen ihrem Lasttrum und ihrem Lostrum dadurch vergrößert wird, daß ein erster äußerer Hydraulikkolben und ein zweiter innerer Hydraulikkolben gegeneinander verschoben wer­ den, und
• - die Kette quer zu ihrer Bewegungsrichtung verstellt wird, indem ihr Lostrum dadurch verkürzt oder verlängert und ihr Lasttrum da­ durch verlängert oder verkürzt wird, daß der erste äußere Hydrau­ likkolben innerhalb eines feststehenden Gehäuses verschoben wird,

dadurch gekennzeichnet, daß eine schaltbare Rastvorrichtung (14) vorgesehen ist, welche den ersten äußeren Hydraulikkolben (8) innerhalb des Gehäuses (6) festlegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schalt­ bare Rastvorrichtung (14) zwischen dem ersten äußeren Hydraulikkol­ ben (8) und einem diesen umgebenden Führungskörper (7), der inner­ halb des Gehäuses (6) festgelegt ist, vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastvorrichtung (14) hydraulisch schaltbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rastvorrichtung (14) einen innerhalb des ersten äußeren Hydraulikkolbens (8) gelagerten weiteren inneren Hydraulikkolben (15) aufweist, der mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird und gegen die Kraft einer Feder (16) wirkt, so daß der weitere Hydraulikkolben (15) dann, wenn die Hydraulikversorgung unterbrochen wird, von der Feder (16) verschoben wird und mit seinem Mantel (17) eine Anzahl von Ra­ stelementen (18) durch Öffnungen (19) in der Außenhaut des ersten äußeren Hydraulikkolbens (8) in korrespondierende Ausnehmungen (20) in den Führungskörper (7) hineinpreßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste äußere Hydraulikkolben (8) für den weiteren inneren Hydraulikkolben (15) an der von der Feder (16) abgewandten Seite ei­ ne Verbindungsbohrung (21) zur Hydraulikversorgung aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste äußere Hydraulikkolben (8) für den weiteren inneren Hydraulikkolben (15) auf der zu der Feder (16) zugewandten Seite eine Be- bzw. Entlüftungsbohrung (22) aufweist.

7. Vorrichtung nach dem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (17) des weiteren inneren Hydraulikkolbens (15) teil­ weise konisch ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rastelemente (18) kugelförmig ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rastelemente (18) und die für die Rastelemente (18) vor­ gesehenen Öffnungen (19) in der Außenhaut des ersten äußeren Hy­ draulikkolbens (8) in jeweils gleichen Abständen auf einer Kreisbahn verteilt angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastvorrichtung (14) elektrisch schaltbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rast­ vorrichtung (14) dann betätigt wird, wenn der Druck der Hydraulikver­ sorgung stark abfällt oder ansteigt.