DE4027171A1 - Spannelement fuer eine riemenspannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannelement, und zwar insbesondere auf ein Spannelement zur Regelung der Spannung eines Takt- oder Zahnriemens einer Brennkraftmaschine.

Ein herkömmliches Spannelement 100 ist in der beigefügten Fig. 8 gezeigt. Das Hauptteil oder der Körper 101 dieses Spannelements 100 weist eine zylindrische Bohrung 102 mit nur einem offenen Ende 103 auf. Im unteren Teil der Bohrung 102 befindet sich ein an dieser verschiebbarer Druckstempel 104 mit einem Innenraum 105. Ein Schnappring 115 regelt die Aufwärtsbewegung des Druckstempels 104, zwischen dessen Außen­ fläche und der Innenfläche der Bohrung 102 ein geringer Zwi­ schenraum 116 vorhanden ist.

Im Druckstempel 104 ist ein Durchgang 106 ausgebildet, der eine Verbindung zwischen dem Innenraum 105 und einer Kammer 107, die über dem Druckstempel 104 in der Bohrung 102 abge­ grenzt ist, herstellt.

Am einen Ende des Durchgangs 106 ist ein Rückschlagventil 108 angeordnet, das eine Kugel 109, eine Feder 110 sowie einen Käfig 111 umfaßt. Die Kugel 109 liegt unter dem Druck der Feder 110 am einen Ende des Durchgangs 106 an oder wird durch den Druck in diesem vom Sitz am Ende des Durchgangs abgehoben. Der Käfig 111 hält die Kugel 109 sowie die Feder 110 am Druckstempel 104.

Zwischen eine geschlossene Stirnfläche 113 der zylindrischen Bohrung 102 und den Druckstempel 104 ist eine Feder 112 einge­ setzt, an deren beiden Enden der Käfig 111 einerseits und eine Halterung 114 andererseits angeordnet sind.

In der zylindrischen Bohrung 102 befindet sich eine Druck­ stange 117, die von Stangenführungen 118 und 119 gehalten wird. Das eine Ende der Stange 117 ist mit der oberen Fläche des Druckstempels 104 in Anlage, während das andere Ende aus der Öffnung 103 herausragt. Im unteren Teil der Druckstange 117 ist ein Federring 120 gehalten, der die Aufwärtsbewegung der Stange 117 begrenzt.

Zwischen den Stangenführungen 118 sowie 119 ist in der Bohrung 102 ein Kolben 121 angeordnet. Ein Dichtungsring 122 liegt zwischen der Innenfläche der Bohrung 102 und der Außenfläche des Kolbens 121. Zwischen einer Innenfläche des Kolbens 121 und einer Außenfläche der Stange 117 befindet sich ein Ab­ dichtelement 123. Eine Feder 124 ist zwischen die Stangenfüh­ rung 119 sowie den Kolben 121 eingefügt. Eine Staubdichtung 125 ist zwischen der Innenfläche der Bohrung 102 sowie einer Außenfläche der Druckstange 117 nahe dem offenen Ende 103 angeordnet.

Der Innenraum 105 des Druckstempels 104 und die Kammer 107 über diesem sind mit einem dämpfenden Öl gefüllt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Spannelement 100 nach dem Stand der Technik nimmt eine obere Fläche der Druckstange 117 die Spannung des Takt- oder Zahnriemens einer (nicht dar­ getellten) Brennkraftmaschine auf.

Wenn die Maschine auf niedriger Temperatur ist, ist die Span­ nung des Taktriemens gering, weshalb die Druckstange 117 und der Druckstempel 104 von der Feder 112 im Spannelement 100 nach oben gepreßt werden.

Weist dagegen die Maschine eine hohe Temperatur auf, dann hat auch der Taktriemen eine hohe Spannung, so daß die Druck­ stange 117 und der Druckstempel 104 gegen die Kraft der Feder 112 zwangsweise nach unten bewegt werden. Hierbei tritt das Öl aus dem Innenraum 105 durch den kleinen Zwischenraum 116 in die Kammer 107 über.

Die Ausdehnung des dämpfenden Öls, die durch die hohe Tempera­ tur hervorgerufen wird, wird dadurch aufgenommen, daß sich der Kolben 121 gegen die Kraft der Feder 124 aufwärts bewegt.

Die Druckstange 117 empfängt vom Taktriemen Schub- und Radial­ kräfte. Eine untere Stirnfläche der Stange 117 ist mit einer oberen Fläche des Druckstempels 104 in ebener oder flacher Anlage, so daß die Schub- und auch die Radialkräfte beide auf den Druckstempel 104 übertragen werden. Die vom Druckstempel 104 aufgenommene Radialkraft verursacht für diesen eine Rat­ ter- oder Klapperbewegung, so daß der Abrieb zwischen der Innenfläche der zylindrischen Bohrung 102 und der Außenfläche des Druckstempels 104 erhöht wird. Demzufolge wird der Durch­ laßgrad des kleinen Zwischenraumes 116 vergrößert, wodurch die Funktion bzw. die Wirkung des Druckstempels 104 nachteilig beeinflußt werden.

Darüber hinaus wird der Federring 120 benötigt, um ein Austre­ ten der Druckstange 117 aus dem Hauptteil 101 zu verhindern.

Das Vorhandensein dieses Federringes 120 kompliziert und er­ schwert die Herstellung des Spannelements.

Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Spannelement zu schaffen, bei dem verhindert wird, daß ein Druckstempel über eine Druckstange eine radiale Kraft von einem Takt- oder Zahnriemen empfängt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Spannelement gelöst, das umfaßt: ein Hauptteil, eine in diesem ausgebilde­ te zylindrische Bohrung mit lediglich einem offenen Ende, einen in diese Bohrung eingesetzten Druckstempel, einen gerin­ gen Zwischenraum zwischen einer Innenfläche der zylindrischen Bohrung sowie einer Außenfläche des Druckstempels, einen in dem Druckstempel ausgebildeten Durchgang, eine Rückschlagven­ tilanordnung an dem einen Ende des Durchgangs, eine erste, zwischen den Druckstempel sowie eine geschlossene Stirnflä­ che der zylindrischen Bohrung eingesetzte Feder, eine Druck­ stange mit einem an dieser befestigten Führungsglied, eine die Druckstange führende Stangenführung, einen zwischen dem Führungsglied sowie der Stangenführung angeordneten Kolben, eine zweite, zwischen die Stangenführung sowie den Kolben eingefügte Feder, einen ersten, zwischen dem Druckstempel sowie der geschlossenen Stirnfläche der zylindrischen Bohrung ausgebildeten Raum und eine zweite, zwischen dem Führungs­ glied sowie dem Kolben ausgebildete Kammer, wobei eine obere Fläche des Druckstempels als eine sphärische Fläche ausge­ staltet ist.

Weitere Ziele der Erfindung wie auch deren Merkmale und Vor­ teile werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen für den Er­ findungsgegenstand deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einen Riementriebsy­ stems, dem ein erfindungsgemäßes Spannelement ein­ gegliedert ist;

Fig. 2 einen Axialschnitt des Spannelements;

Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 2;

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 2;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Druck­ stempel;

Fig. 6 und 7 zu Fig. 4 ähnliche Darstellungen von weiteren Ausführungsformen gemäß der Erfindung;

Fig. 8 einen Axialschnitt eines Spannelements nach dem Stand der Technik.

Die Fig. 1 zeigt ein Riementriebsystem 10, in welchem ein Takt- oder Zahnflachriemen 11 ein Drehmoment von einer Kur­ belwellenscheibe 12 einer (nicht dargestellten) Brennkraft­ maschine auf deren beide Nockenwellenscheiben 13 und 14 über­ trägt. Die Spannung des Taktriemens 11 ändert sich mit der Temperatur der Maschine, d.h., wenn deren Temperatur niedrig ist, so ist die Spannung des Riemens 11 gering, und wenn die Maschinentemperatur hoch ist, dann ist die Spannung ebenfalls hoch.

Eine Spannvorrichtung 20 ist dazu vorgesehen, die Änderung der Spannung des Taktriemens 11 aufzunehmen. Eine von einem Konsolarm 22 drehbar gelagerte Leerlaufscheibe 21 ist mit dem Riemen 11 in Anlage. Der Konsolarm 22 kann um eine Welle 23 schwenken und trägt einen Stift 24, welcher mit einer obe­ ren Fläche 58 (Fig. 2) der Druckstange 31 eines Spannelements 30 in Berührung ist.

Die Fig. 2-5 zeigen das Spannelement 30 im einzelnen. Im Körper oder Hauptteil 32 des Spannelements 30 ist eine zylindrische Bohrung 33 ausgebildet, die lediglich ein offe­ nes Ende 34 hat. Im unteren Teil der Bohrung 33 ist ein in dieser verschiebbarer Druckstempel 35 mit einem Innenraum 26 aufgenommen. Ein Schnappring 36 begrenzt im Zusammenwir­ ken mit einem an der Druckstange 31 befestigten Führungsglied 37 deren Aufwärtsbewegung. Das Führungsglied 37 ist ein zylin­ drischer Ring und in die zylindrische Bohrung 33 eingesetzt. Zwischen einer Innenfläche dieser Bohrung 33 und einer Außen­ fläche des Druckstempels 35 ist ein kleiner Zwischenraum oder Spalt 38 vorhanden.

Im Druckstempel 35 sind Durchtritte 39 und 40 ausgebildet, die eine Verbindung zwischen dem Innenraum 26 sowie einer Kammer 41, die zwischen dem Druckstempel 35 und einem Kolben 42 ausgestaltet ist, über einen im Führungsglied 37 vorhande­ nen Durchgang 43 herstellen. Der Durchtritt 39 verläuft ge­ rade im Druckstempel 35.

Am einen Ende des Durchtritts 39 ist ein Rückschlagventil 44 angeordnet, das eine Kugel 45, eine Feder 46 sowie einen Käfig 47 umfaßt. Die Kugel 45 ist mit dem einen Ende des Durchtritts 39, das eine Sitzfläche bildet, unter dem Druck der Feder 46 in Anlage oder wird von dieser Sitzfläche durch den Druck im Durchtritt 39 abgehoben. Der Käfig 47 hält die Kugel 45 und die Feder 46 am Druckstempel 35 fest.

Zwischen die geschlossene Stirnfläche 49 der Bohrung 33 und den Druckstempel 35 ist eine Feder 48 eingefügt, an deren oberem Ende der Käfig 47 angeordnet ist.

Die Druckstange 31 ist in die zylindrische Bohrung 33 einge­ setzt und wird durch das Führungsglied 37 sowie eine Stangen­ führung 50 gehalten. Ein Federring 51 begrenzt die Aufwärts­ bewegung der Stangenführung 50. Eine obere Fläche 57 am Druck­ stempel 35 ist als eine sphärische Fläche ausgebildet. Das obere Ende des Durchtritts 39 liegt ebenfalls in der oberen Fläche 57. Ein unteres Ende oder eine untere Stirnfläche 59 der Druckstange 31 berührt mit vier Punkten 52 die obere Fläche 57 und das obere Ende 58 der Stange 31 ragt aus dem offenen Ende 34 der Bohrung 33 bzw. des Hauptteils 32 heraus.

Zwischen der Innenfläche der zylindrischen Bohrung 33 und einer Außenfläche des Kolbens 42 liegt ein Dichtungsring 53. Ein Abdichtelement 54 ist zwischen einer Innenfläche des Kolbens 42 und einer Außenfläche der Druckstange 31 angeord­ net. Zwischen die Stangenführung 50 und den Kolben 42 ist eine Feder 55 eingefügt. Eine Staubdichtung 56 ist zwischen der Innenfläche der Bohrung 33 sowie der Außenfläche der Stange 31 nahe dem offenen Ende 34 angeordnet.

Bei dem beschriebenen Spannelement 30 empfängt das obere Ende 58 die Spannung des Taktriemens 11 der Maschine.

Ist die Maschine auf einer niedrigen Temperatur, so ist die Spannung des Taktriemens gering, weshalb die Druckstange 31 und der Druckstempel 35 durch die Feder 48 im Spannelement 30 nach oben gedrückt werden.

Befindet sich dagegen die Maschine auf einer hohen Temperatur, dann ist am Riemen 11 auch eine hohe Spannung vorhanden, so daß die Stange 31 und der Druckstempel 35 gegen die Kraft der Feder 48 nach unten gedrückt werden. Hierbei bewegt sich das dämpfende Öl vom Innenraum 26 durch den kleinen Zwischen­ raum 38 in die Kammer 41.

Eine durch die hohe Maschinentemperatur hervorgerufene Ausdeh­ nung des dämpfenden Öls wird dadurch aufgenommen, daß sich der Kolben 42 gegen die Kraft der Feder 55 aufwärts bewegt.

Die Druckstange 31 empfängt vom Taktriemen 11 Schub- und Ra­ dialkräfte. Das Führungsglied 37, das an der Stange 31 fest ist, und das untere Ende 59 dieser Stange sind über die vier Punkte 52 mit der oberen Fläche 57 des Druckstempels 35 in Berührung. Somit wird auf den Druckstempel 35 lediglich die Schubkraft übertragen, während die Radialkraft vom Führungsele­ ment 37 empfangen wird. Die Radialkraft wird vom Führungs­ element 37 absorbiert.

Die Fig. 6 zeigt ein Spannelement 80 als zweite Ausführungs­ form gemäß der Erfindung, und es sollen nur die zur ersten Ausführungsform unterschiedlichen Merkmale erläutert werden.

Im Druckstempel 35 sind ein Durchtritt 81 sowie ein Durch­ tritt 82 ausgebildet, welche über den Durchgang 43 eine Ver­ bindung zwischen dem Innenraum 26 und der Kammer 41 herstel­ len, die in diesem Fall nicht geradlinig den Druckstempel 35 in vertikaler Richtung - im Gegensatz zum Durchtritt 39 der ersten Ausführungsform - durchsetzen.

Eine dritte Ausführungsform eines Spannelements 30 ist in Fig. 7 gezeigt.

Hierbei ist die obere Fläche 57 des Druckstempels 35 eben, während die untere Stirnfläche 92 der Druckstange 31 als sphärische Fläche ausgebildet ist.

Bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen und Abänderungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele nahegelegt, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (8)

1. Spannelement (30, 80) mit einem Hauptteil (32), einer im Hauptteil ausgebildeten zylindrischen Bohrung (33) mit einem offenen Ende (34) sowie einer entgegengesetzten ge­ schlossenen Stirnfläche (49), einem in die Bohrung einge­ setzten Druckstempel (35), einem zwischen einer Innenflä­ che der Bohrung sowie einer Außenfläche des Druckstempels ausgebildeten kleinen Zwischenraum (38), einem im Druckstem­ pel ausgebildeten Durchtritt, einem am einen Ende des Durchtritts angeordneten Rückschlagventil (44), einer ersten, zwischen den Druckstempel sowie die geschlossene Stirnfläche der zylindrischen Bohrung eingefügten Feder (48) und einer Druckstange (31), gekennzeichnet durch ein an der Druckstange (31) befestigtes Führungsglied (37), eine die Druckstange führende Stangenführung (50), einen zwischen dem Führungsglied sowie der Stangenführung ange­ ordneten Kolben (42), eine zweite, zwischen die Stangen­ führung sowie den Kolben eingefügte Feder (55), einen ersten, zwischen dem Druckstempel (35) sowie der ge­ schlossenen Stirnfläche der zylindrischen Bohrung (33) ausgebildeten Raum (26) und eine zweite, zwischen dem Führungsglied (37) sowie dem Kolben (42) ausgebildete Kammer (41), wobei eine obere Fläche (57) des Druckstem­ pels (35) als eine sphärische Fläche ausgestaltet ist.

2. Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt einen ersten sowie zweiten Abschnitt (39, 40, 81, 82) umfaßt.

3. Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des ersten Abschnitts (39) des Durchtritts in derselben Ebene wie eine obere Fläche (57) des Druckstem­ pels (35) liegt.

4. Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Abschnitt (81) des Durchtritts in einer zum Druckstempel (35) parallelen Richtung durch diesen erstreckt.

5. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine untere Stirnseite (59) der Druck­ stange (31) an vier Punkten (52) an der oberen Fläche (57) des Druckstempels (35) anliegt.

6. Spannelement (90) mit einem Hauptteil (32), einer im Haupt­ teil ausgebildeten zylindrischen Bohrung (33) mit einem offenen Ende (34) sowie einer entgegengesetzten geschlos­ senen Stirnfläche (49), einem in die Bohrung eingesetzten Druckstempel (35), einem zwischen einer Innenfläche der Bohrung sowie einer Außenfläche des Druckstempels ausge­ bildeten kleinen Zwischenraum (38), einem im Druckstempel ausgestalteten Durchtritt, einem am einen Ende des Durch­ tritts angeordneten Rückschlagventil (44), einer ersten zwischen den Druckstempel sowie die geschlossene Stirn­ fläche der zylindrischen Bohrung eingefügten Feder (48) und einer Druckstange (31), gekennzeichnet durch ein an der Druckstange (31) befestigtes Führungsglied (37), eine die Druckstange führende Stangenführung (50), einen zwi­ schen dem Führungsglied sowie der Stangenführung angeord­ neten Kolben (42), eine zweite, zwischen die Stangenfüh­ rung sowie den Kolben eingefügte Feder (55), einen ersten, zwischem dem Druckstempel (35) sowie der geschlossenen Stirnfläche (49) der zylindrischen Bohrung (33) ausgebil­ deten Raum (26) und eine zweite, zwischen dem Führungs­ glied (37) sowie dem Kolben (42) ausgebildete Kammer (41), wobei ein unteres Ende der Druckstange (31) als eine sphä­ rische Fläche (92) ausgebildet ist.

7. Spannelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt einen ersten sowie zweiten Abschnitt (81, 82) umfaßt.

8. Spannelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des zweiten Abschnitts (82) des Durchtritts in derselben Ebene wie eine obere Fläche (57) des Druckstem­ pels (35) liegt.