DE3836933A1

DE3836933A1 - Spannvorrichtung fuer riemen

Info

Publication number: DE3836933A1
Application number: DE19883836933
Authority: DE
Inventors: Steffen Hertrich; Dieter Goppelt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1988-05-21
Filing date: 1988-10-29
Publication date: 1990-05-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Riemen, Ketten oder dergleichen, insbesondere für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Spannrolle, die auf einem beweglichen Träger gelagert ist, und mit einem Steuerelement, von welchem bei Erwärmung der Träger über ein Betätigungsorgan entgegen der Wirkung einer Druckfeder in Entspannungsrichtung des Riemens bewegbar ist, wobei das Steuerelement von einer hohlzylindrischen Hülse und einem darin längsbeweglich angeordneten Druckkolben gebildet ist, auf dessen außerhalb der Hülse befindlichen Teil ein Druckstück aufgesteckt ist, welches eine schräge, mit der Kolbenachse einen spitzen Winkel bildende Anlagefläche aufweist, die mit einer entsprechenden Anlagefläche des Trägers der Spannrolle in Berührung steht, nach Patent ... (Patent anmeldung P 38 17 478.2).

Eine solche Spannvorrichtung, für die nach der zur vorliegenden Zusatz anmeldung zugehörigen Hauptanmeldung Schutz beansprucht wird, ermöglicht es beispielsweise noch nicht, einen durch Riemenlängungen infolge längerer Betriebszeiten bedingten Vorspannungsabfall des Riemens auszugleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erhöhung der Betriebs sicherheit des Steuerelements die Spannvorrichtung so weiterzu entwickeln, daß während des Betriebes eine automatische Einstellung einer bestimmten Riemenvorspannung erfolgt. Auf diese Weise soll auch der Einfluß von Riemenlängungen ausgeschaltet werden, die während der Lebensdauer des Riemens auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckkolben als Rohr ausgeführt ist, dessen eines Ende in den Aufnahmeraum der Hülse und dessen anderes Ende in einen mit einer Entlüftungsöffnung versehenen Vorratsraum des Druckstücks mündet und dort mit dem Druckstück in axialer Richtung über eine zweite Druckfeder verbunden ist, die sich mit ihrem auf die Hülse gerichteten Ende an dem Druckstück und mit ihrem anderen Ende an dem Druckkolben abstützt,
daß der gegenüber dem Druckstück axial verschiebliche Druckkolben innerhalb des Vorratsraumes einen an dem Druckstück anlegbaren und damit die Verschiebbarkeit des Druckkolbens zu der Hülse hin begrenzenden Haltering aufweist,
daß in dem rohrförmigen Druckkolben ein Rückschlagventil mit einem der Hülse zugewandten Ventilsitz und einem federbeaufschlagten Ventilkörper angeordnet ist, an dessen von der Hülse abgewandter Seite ein an dem Druckstück befestigter Schubstift anlegbar ist,
daß in dem rohrförmigen Druckkolben zwischen dessen hülsenseitigem Ende und dem Rückschlagventil ein axial verschiebbarer Freiflugkolben abgedichtet angeordnet ist,
daß an dem Steuerelement die zweite Druckfeder eine geringere Federkraft aufweist, als die erste Druckfeder.

Bei dieser Ausbildung erzeugt die zweite Druckfeder eine konstante Vorspannung in dem Riemen und es ist möglich, die Wirkung einer Druck flüssigkeit, z. B. eines Hydrauliköls, womit das Steuerelement bis in den Vorratsraum des Druckstücks gefüllt sein muß, zum temperaturunabhängigen Nachspannen des Riemens auszunutzen, wenn dessen Spannung nachläßt. Der Freiflugkolben trennt die unveränderliche, für die thermische Regulierung der Riemenspannung erforderliche Menge an Hydrauliköl, die sich in der Hülse und im hülsenseitigen Abschnitt des Druckkolbens befindet, von der übrigen in dem Steuerelement befindlichen Flüssigkeit. Diese letztere Menge ändert sich, wenn das Rückschlagventil für die temperaturunabhängige Spannungsregulierung geöffnet ist.

Beim Verschieben des Druckstücks infolge der Wirkung der zweiten Druckfeder längs des Druckkolbens bewirkt der Schubstift die Öffnung des Rückschlagventils. Bevorzugt ist der Ventilkörper eine Kugel, die von einer Kappe abgedeckt und von einer an der Kappe abgestützten Ventilfeder an den Sitz angedrückt ist. Dabei weist die Kappe eine Durchtrittsöffnung für Druckflüssigkeit auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in einer Draufsicht;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Spannvorrichtung gemäß Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen vollständigen Schnitt durch das Steuerelement der Spannvorrichtung gemäß Fig. 2, jedoch in einem vergrößerten Maßstab;

Fig. 4 eine Unteransicht des Druckstücks.

Eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung für den Riemen 1 des Nocken wellenantriebs einer Brennkraftmaschine weist eine an der Maschine fest legbare Grundplatte 2 auf, an der um eine feste Schwenkachse 3 ein Schwenkhebel 4 als Träger für eine Spannrolle 5 gelagert ist, die sich mit zur Schwenkachse 3 paralleler Achse an dem Schwenkhebel 4 befindet und auf die der Riemen 1 gespannt ist.

Der Schwenkhebel 4 steht mit einer schrägen Anlagefläche 6 mit einem Druckstück 7 in Berührung, das Teil eines Steuerelements 8 für die Verschwenkung der Spannrolle 5 ist. Das Druckstück 7 ist mit seiner Bohrung auf einen Druckkolben 9 des Steuerelements aufgesteckt. Es kann sich um den kreiszylindrischen Druckkolben 9 drehen. Die Längsachse des Druckkolbens 9 verläuft parallel zu der Schwenkachse 3. Das Druckstück 7 weist eine ebene Anlagefläche 10 auf, die für die flächenhafte Berührung mit der Anlagefläche 6 des Schwenkhebels 4 vorgesehen ist. Beide Anlageflächen 6 und 10 bilden mit der Achse des Druckkolbens 9 einen spitzen Winkel.

Das Steuerelement 8 ist als Hydraulikzylinder mit einer Hülse 11 ausgebildet, die in einer Bohrung der Grundplatte 2 festgelegt ist. An einem Ende ist die Hülse 11 mit einem Boden 12 verschlossen, während am anderen Ende der Druckkolben 9 in die Hülse hineinragt. Dieser ist in einem Stützring 13 längsverschieblich und abgedichtet gehalten, dessen in der Hülse 11 befindlicher Flansch von einer Druckfeder 14 gegen einen radial nach innen gerichteten Flansch gedrückt wird, der von einem umgebördelten Rand 15 der Hülse 11 gebildet wird. Die Druckfeder 14 ist als Tellerfeder ausgebildet und umgibt den Druckkolben 9 innerhalb der Hülse 11. Sie stützt sich mit ihrem von dem Stützring 13 abgewandten Ende an einem Haltering 16 ab, der an dem Druckkolben 9 abgestützt ist. Das freie Volumen des Aufnahmeraums 17 der Hülse 11 ist von einer gas freien Druckflüssigkeit, z. B. einem Hydrauliköl, ausgefüllt.

Beim Einsatz an einer Brennkraftmaschine dehnt sich mit der Erwärmung die Druckflüssigkeit in der Hülse 11 aus und verschiebt den Druckkolben 9 gegen die Wirkung der Druckfeder 14 geringfügig aus der Hülse 11 heraus. Dabei wird das Druckstück 7, das an einem Haltering 7 a des Druckkolbens 9 in einer Richtung axial abgestützt ist, von diesem Haltering freigegeben und kann sich mit dem Druckkolben in dessen Achsrichtung verschieben. Die Anlagefläche 6 des Schwenkhebels 4 folgt aufgrund der Spannung des Riemens 1 der Anlagefläche 10 des Druckstücks 7. Bei diesem Vorgang er folgt die Verschwenkung des Schwenkhebels 4, der die Spannrolle 5 trägt, um die Schwenkachse 3, so daß das Druckstück 7 sich um die Achse des Druckkolbens 9 drehen muß, damit die Anlagefläche 6 des Schwenkhebels 4 und die Anlagefläche 10 des Druckstücks 7 in Berührung bleiben können. Die mit der Temperatur ansteigende Spannung des Riemens 1 wird von der Spannvorrichtung also durch Verschieben des Druckstücks und Freigeben des Spannrollenhebels wieder ausgeglichen.

Wenn eine Abkühlung erfolgt, verringert sich das Volumen der in der Hülse 11 befindlichen Druckflüssigkeit, so daß nun die Druckfeder 14 den Druck kolben 9 in die Hülse 11 zurückbewegt. Über die Anlageflächen 6 und 10 wird dabei der Schwenkhebel 4 in Spannrichtung des Riemens 1 zurückverschwenkt.

Die Spannvorrichtung kann über die Grundplatte 2 mit Hilfe von Montage bohrungen 18 und 19 in einfacher Weise unmittelbar am Motorblock einer Brennkraftmaschine befestigt werden. Der Schwenkhebel 4, auf den in jeder Stellung über die Anlagefläche 6 das Druckstück 7 mit einer horizontalen und einer vertikalen Kraftkomponente einwirkt, stützt sich an der Grundplatte 2, an der er schwenkbar gelagert ist, über eine Paßscheibe 20 ab. Diese ist vorgesehen, um zwischen dem Schwenkhebel und der Grundplatte 2 die Gleitreibung und Verschleißerscheinungen zu verringern.

Fig. 3 zeigt, daß der Druckkolben 9 als Rohr ausgeführt ist, welches an seinem einen Ende in die Hülse 11 mündet und ein Rückschlagventil mit einer Kugel 21 enthält. Außerdem befindet sich in dem Druckkolben 9 zwischen dem in der Hülse 11 befindlichen Ende und dem Rückschlagventil ein Freiflugkolben 22, der längs der Bohrung des Druckkolbens 9 verschiebbar und gegenüber der inneren Oberfläche des Druckkolbens 9 abgedichtet ist. In dem Druckkolben 9 ist ein auf den Freiflugkolben 22 gerichteter Ventilsitz 23 ausgebildet, an dem die Kugel 21 als Ventilkörper anliegt und dort mit Hilfe einer Ventilfeder 24 gehalten wird, die sich mit ihrem von der Kugel 21 abgewandten Ende an einer die Kugel umgebenden und eine Durchtrittsöffnung für Hydrauliköl aufweisenden Kappe 25 ab stützt. Der kreisringförmige Ventilsitz 23 befindet sich im Bereich einer durchgehenden axialen Bohrung des als Ventilgehäuse wirkenden Teils des Druckkolbens 9. In diese Bohrung ragt ein Schubstift 26 hinein, welcher an der von der Kappe 25 abgewandten Seite der Kugel 21 anlegbar ist. Der Schubstift ist mit dem Druckstück 7 fest verbunden, er ist Teil eines Verschlußdeckels 27 für einen in dem Druckstück 7 ausgebildeten Vorratsraum 28 für Hydrauliköl, in dem sich auch das von der Hülse 11 abgewandte Ende des Druckkolbens 9 befindet. Der Vorratsraum 28 ist über eine in dem Verschlußdeckel 27 angeordnete Entlüftungsöffnung 27 a nach außen geöffnet. In dem Vorratsraum 28 ist der Druckkolben 9 von einer zweiten Druckfeder 29 umgegeben, die sich als Tellerfeder mit ihrem auf die Hülse 11 gerichteten Ende an dem Druckstück 7 und mit ihrem auf den Verschlußdeckel 27 gerichteten Ende über einen Haltering 30 an dem Druckkolben 9 abstützt.

Die zweite Druckfeder 29 ist so ausgelegt, daß im dargestellten Ruhezustand, in dem die Anlagefläche 10 des Druckstücks 7 an der Anlagefläche 6 des Schwenkhebels 4 anliegt, eine radiale Grundkraft von beispielsweise 50 N auf die Spannrolle 5 und deren Schwenkhebel 4 wirkt, die der Vorspannung des Riemens entspricht und von der zweiten Druck feder 29 erzeugt wird. Dabei ist die Federkraft der in der Hülse 11 befindlichen Druckfeder 14 größer als die Federkraft der zweiten Druckfeder 29. Im dargestellten Ruhezustand liegen der Haltering 7 a des Druckkolbens 9 an dem Druckstück 7 und die Stirnfläche des Schubstiftes an der Kugel 21 an, wobei das Ventil noch nicht geöffnet ist. Der Druckkolben 9 wird von der Druckfeder 14 axial in die Hülse 11 gedrückt. Dieser Kraft wirkt die Druckkraft der nicht zusammendrückbaren Flüssigkeit, die sich in der Hülse 11 und von dort aus bis zu dem Ventil 21, 23 in dem Druckkolben 9 befindet, entgegen. In diesem Zustand ist der Druckkolben 9 daher über die Hülse 11 an der Grundplatte 2 festgelegt.

Wenn nun die Vorspannung des Riemens nachläßt, sinkt die an der Anlagefläche 10 wirkende Reaktionskraft zu der von der zweiten Druckfeder 29 erzeugten und an der Anlagefläche 6 übertragenen Kraft ab und der Schwenkhebel 4 wird von dem Druckstück 7 geringfügig nach außen verschwenkt. Bei dieser axialen Bewegung des Druckstücks 7, das sich von dem Haltering 7 a entfernt, drückt der Schubstift 26 in Richtung der Hülse 11 auf die Kugel 21, so daß das Rückschlagventil geöffnet wird. Nun kann Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckkolben 9 durch das Ventil in den Vorratsraum 28 einströmen, so daß der Druckkolben 9 an der Hülse 11 nicht mehr festgelegt ist und von der Druckfeder 14 weiter in die Hülse 11 hinein verschoben werden kann. Diese Bewegung ist möglich, weil die Druckfeder 14 in der Hülse 11 stärker als die entgegengesetzt wirkende Druckfeder 29 in dem Druckstück 7 ist.

Diese Verschiebung des Druckkolbens 9 ist beendet, wenn der Haltering 7 a sich wieder an das Druckstück 7 angelegt und gleichzeitig die Druckfeder 14 den Druckkolben 9 mit dem Rückschlagventil so weit in die Hülse 11 hineingezogen hat, daß die Kugel 21 von dem Schubstift 26 freigegeben ist und sich infolge der Wirkung der Ventilfeder 24 wieder an den Ventilsitz 23 anlegen kann. Nun hat sich ein neuer Spannungszustand eingestellt, bei dem wieder die von der zweiten Druckfeder 29 hervorgerufene, mit der Vorspannung des Riemens im Gleichgewicht stehende radiale Grundkraft von 50 N wirkt.

Die Druckfeder 14 kann den Druckkolben 9 nur so lange in die Hülse 11 hineinziehen, wie das Rückschlagventil geöffnet ist. Bei geschlossenem Rückschlagventil wirkt zwar die Kraft der Druckfeder 14, mit einer Verschiebung des Druckkolbens 9 in die Hülse 11 wäre aber deren Flüssig keitsvolumenverringerung verbunden. Die Druckflüssigkeit möchte den Freiflugkolben 22 zum Rückschlagventil hindrücken, das ist aber nicht möglich, weil die zwischen dem Freiflugkolben 22 und dem Rückschlag ventil befindliche Druckflüssigkeit nicht ausweichen kann. Bei geschlossenem Ventil entfaltet daher die Druckfeder 14 keine Verschiebe wirkung auf den Druckkolben 9.

Die Entlüftungsöffnung 27 a in dem Verschlußdeckel 27 des Druckstücks 7 ist erforderlich, damit sich in dem Vorratsraum 28 beim Nachregulieren der Riemenspannung kein Überdruck aufbauen kann, der gegebenenfalls das Ventil 21, 23 zur Unzeit öffnen könnte. Der Vorratsraum 28 ist teilweise mit Flüssigkeit und teilweise mit Luft gefüllt. Bei jedem Regulierungsvorgang verläßt eine dem vom Ventil in den Vorratsraum 28 eingelassenen Flüssigkeitsvolumen entsprechende Luftmenge den Raum durch die Entlüftungsöffnung 27 a und strömt ins Freie.

Der Freiflugkolben 22 verschließt den Raum der Hülse 11 und des Druckkolbens 9, in dem sich die konstante Druckflüssigkeitsmenge des Steuerelements 8 befindet, die für die thermische Spannungsregulierung des Riemens benötigt wird. Dieser Raum ist in unmittelbarer Nähe des Motorblocks der Brennkraftmaschine angeordnet und wird mit diesem erwärmt und abgekühlt. Dagegen nimmt die Flüssigkeitsmenge, die sich in dem Druckkolben 9 zwischen dem Freiflugkolben 22 und dem Ventil 21, 23 befindet, an den Temperaturänderungen weniger teil. Ohne den Freiflugkolben würde sich im Betrieb die heiße Druckflüssigkeit am Boden 12 mit der kälteren Druckflüssigkeit am Ventil 21, 23 vermischen und bei einem Regulierungsvorgang würde ein Teil der Mischflüssigkeit über das Ventil in den Vorratsraum 28 entweichen, so daß eine exakte Regulierung der Riemenspannung nicht mehr möglich wäre. Der Freiflugkolben 22 ist also für die Konstanthaltung und thermische Isolierung der wirksamen Druckflüssigkeitsmenge erforderlich.

Für den Anlieferungszustand kann das Steuerelement 8 mit Hilfe eines Arretierstiftes gesichert werden. Die Druckfeder 14 ist dann auf Blocklänge zusammengedrückt. Nach dem Entfernen des Arretierstiftes läuft dann derselbe Vorgang ab, wie bei der Nachstellung der Riemenspannung.

Claims

1. Spannvorrichtung für Riemen, Ketten oder dergleichen, insbesondere für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Spannrolle, die auf einem beweglichen Träger gelagert ist, und mit einem Steuer element, von welchem bei Erwärmung der Träger über ein Betätigungsorgan entgegen der Wirkung einer Druckfeder in Entspannungs richtung des Riemens bewegbar ist, wobei das Steuerelement von einer hohlzylindrischen Hülse und einem darin längsbeweglich angeordneten Druckkolben gebildet ist, auf dessen außerhalb der Hülse befindlichen Teil ein Druckstück aufgesteckt ist, welches eine schräge, mit der Kolbenachse einen spitzen Winkel bildende Anlagefläche aufweist, die mit einer entsprechenden Anlagefläche des Trägers der Spannrolle in Berührung steht, nach Patent ... (Patentanmeldung P 38 17 478.2), dadurch gekennzeichnet,

- daß der Druckkolben (9) als Rohr ausgeführt ist, dessen eines Ende in den Aufnahmeraum (17) der Hülse (11) und dessen anderes Ende in einen mit einer Entlüftungsöffnung (27 a) versehenen Vorratsraum (28) des Druckstücks (7) mündet und dort mit dem Druckstück (7) in axialer Richtung über eine zweite Druckfeder (29) verbunden ist, die sich mit ihrem auf die Hülse (11) gerichteten Ende an dem Druckstück (7) und mit ihrem anderen Ende an dem Druckkolben (9) abstützt,
- daß der gegenüber dem Druckstück (7) axial verschiebliche Druckkolben (9) innerhalb des Vorratsraumes (28) einen an dem Druckstück (7) anlegbaren und damit die Verschiebbarkeit des Druckkolbens (9) zu der Hülse (11) begrenzenden Haltering (7 a) aufweist,
- daß in dem rohrförmigen Druckkolben (9) ein Rückschlagventil mit einem der Hülse (11) zugewandten Ventilsitz (23) und einem federbeaufschlagten Ventilkörper angeordnet ist, an dessen von der Hülse (11) abgewandter Seite ein an dem Druckstück (7) befestigter Schubstift (26) anlegbar ist,
- daß in dem rohrförmigen Druckkolben (9) zwischen dessen hülsenseitigem Ende und dem Rückschlagventil ein axial verschiebbarer Freiflugkolben (22) abgedichtet angeordnet ist und
- daß an dem Steuerelement (8) die zweite Druckfeder (29) eine geringere Federkraft aufweist, als die erste Druckfeder (14).

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper eine Kugel (21) ist, die von einer mit einer Durchtrittsöffnung für Druckflüssigkeit versehenen Kappe (25) abgedeckt und von einer an der Kappe (25) abgestützten Ventilfeder (24) an den Sitz (23) angedrückt ist.