DE4235562A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Weiterentwicklungen hydraulisch arbei­ tender Spannvorrichtungen, mit der zur Kraftübertragung die­ nende Ketten oder dergleichen mit Spannung beaufschlagt werden. Solche Ketten verwendet man zum Beispiel bei Verbrennungsmoto­ ren. Im besonderen betrifft die Erfindung Spannvorrichtungen, die einen Kolben und einen zylindrische Bohrung umfassen und bei denen die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Kol­ bens mit Hilfe von Öl gesteuert wird.

Bei herkömmlichen, mit Öl arbeitenden Spannvorrichtungen bewegt sich der Kolben in einer passenden Zylinderbohrung und bildet zusammen mit deren Wandung eine Hochdruckkammer. Um eine kraft­ übertragenden Kette, einen Riemen oder dergleichen mit Spannung zu beaufschlagen, wird der Kolben durch die Kraft einer Feder nach vorne gedrückt. Bewegt sich der Kolben nach vorne, wird Öl aus einem Ölreservoir mit hoher Geschwindigkeit einer Hoch­ druckkammer zugeführt. Sobald sich der Kolben in entgegenge­ setzte Richtung bewegt, fließt das Öl langsam wieder aus Hoch­ druckkammer zurück in das Ölreservoir.

Eine solche herkömmliche Spannvorrichtung hat jedoch den Nach­ teil, daß das Ölreservoir außerhalb des die Zylinderbohrung bildenden Gehäuses liegt und die Abmessung der Vorrichtung sich dadurch vergrößert. Diese Abmessung beschränkt die Einsatzmög­ lichkeiten der Spannvorrichtung und verringern den Raum, der sonst für andere Maschinenteile und Peripheriegeräte zur Verfü­ gung stände. Darüber hinaus kann Luft in die Hochdruckkammer eindringen und Störungen verursachen, falls zwischen dem Kolben und der Wandung keine Dichtmöglichkeiten vorgesehen sind. Um das Eindringen von Luft zu verhindern, ist daher zwischen der Wandung der Zylinderbohrung und dem Kolben üblicherweise eine Öldichtung oder ein O-Ring vorgesehen. Die Verwendung einer solchen Öldichtung oder eines O-Ringes beeinträchtigt jedoch die reibungsfreie Bewegung des Kolbens und führt somit zu höhe­ ren Kosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mit Öl ar­ beitende Spannvorrichtung anzugeben, die kleinere Ausmaße hat als eine herkömmliche Spannvorrichtung, die jedoch vergleich­ bare Eigenschaften aufweist. Weiter soll die Notwendigkeit ei­ ner Dichtung oder eines O-Rings zwischen Kolben und Wandung der Zylinderbohrung eliminiert werden. Schließlich sollen die Her­ stellkosten gesenkt, das Herstellverfahren vereinfacht und die Leistung verbessert werden.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung löst die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Danach ist innerhalb des Kolbens ein erstes Ölreservoir und innerhalb der zylindrischen Bohrung ein zweites, ringförmiges Ölreservoir vorgesehen. Dieses zweite Ölreservoir befindet sich in der Nähe des offenen Endes der zylindrischen Bohrung und umgibt den Kol­ ben. Im besonderen umfaßt die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ein Gehäuse mit einer eine zylindrischen Wandung aufweisenden Bohrung, wobei die Bohrung an ihrem einen Ende offen ist, d. h. eine Öffnung aufweist. Desweiteren ist ein Kolben mit einem vorderen und einem hinteren Ende vorgesehen, wobei der Kolben in dem Gehäuse hin- und herbewegbar ist und durch die Bohrung nach außen tritt. Der Kolben und das Gehäuse bilden gemeinsam eine Hochdruckkammer. Weiter sind eine den Kolben aus der Zy­ linderbohrung herauszudrückende Feder, ein Ölreservoir und Mittel, um zwischen dem Ölreservoir und der Hochdruckkammer einen Ölka­ nal zu ermöglichen, vorgesehen. Schließlich ist in dem Ölkanal ein Rückschlagventil angeordnet, das den Zufluß von Öl in die Hochdruckkammer zuläßt, aber ein Rückfließen des Öls von der Hochdruckkammer über den Ölkanal in das Ölreservoir verhindert, wobei dieses Ölreservoir inherhalb des Kolbens ausgebildet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist noch ein weiteres Ölreservoir vorgesehen. Dieses zweite Ölreservoir ist ringförmig und befindet sich im Gehäuse an der Öffnung der Zy­ linderbohrung. Es umgibt den Kolben und das darin befindliche Öl dichtet den Kolben und das Gehäuse so ab, daß es für Luft unmöglich ist, zwischen Kolben und Zylinderwandung des Gehäuses hindurch in die Hochdruckkammer einzudringen.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist in bevorzugter Form so in einer Maschine installiert, daß das vordere Ende des Kol­ bens nach oben gerichtet ist. Schmiermittel, das in den Raum spritzt, in welchem sich die Spannvorrichtung befindet, gelangt über eine Öffnung im Kolben in das sich innerhalb des Kolbens befindliche Ölreservoir. Darin sammelt sich auch Öl, das durch das Rückschlagventil leckt. Dem sich in dem Kolben befindlichen Ölreservoir wird daher stets Öl zugeführt. Wenn sich der Kolben nach vorne bewegt, öffnet sich das Rückschlagventil, so daß Öl als Folge der Volumenvergrößerung der Hochdruckkammer von dem ersten Ölreservoir in die Hochdruckkammer gezogen wird.

Das ringförmige zweite Ölreservoir, das sich an dem vorderen Ende der Zylinderbohrung befindet und den Kolben umgibt, ist ebenfalls mit seiner Öffnung nach oben gerichtet. Spritzendes Öl gelangt daher während des Betriebs der Spannvorrichtung au­ tomatisch in das zweite Ölreservoir. Es ist aber auch möglich, daß sich aufgrund der Leckage, die durch die Toleranz zwischen Kolben und Bohrungswand entsteht, in dem zweiten Ölreservoir Öl ansammelt. Dieses in dem zweiten Ölreservoir angesammelte Öl verhindert, daß Luft in die Hochdruckkammer gelangt, während sich der Kolben nach außen bewegt.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche, ande­ rerseits auf die nachfolgende Erläuterung von Ausfüh­ rungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung zu verwei­ sen. In Verbindung der Erläuterung der bevorzugten Ausführungs­ beispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer axial geschnittenen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvor­ richtung,

Fig. 2 in einer axial geschnittenen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvor­ richtung,

Fig. 3 in einer axial geschnittenen Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvor­ richtung,

Fig. 4 in einer axial geschnittenen Darstellung eine Spann­ vorrichtung nach dem Stand der Technik.

In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen versehen. Fig. 4 zeigt eine herkömm­ liche mit Öl arbeitende Spannvorrichtung, deren Kolben 53 im Gehäuse 52 in einer zylindrischen Bohrung hin- und herbewegt wird. Dieser Kolben 53 und das Gehäuse 52 bilden gemeinsam eine Hochdruckkammer 54. Eine Feder 55 drückt den Kolben 53 nach au­ ßen, um so eine kraftübertragende Kette mit Spannung zu beauf­ schlagen. Wenn sich der Kolben 53 nach vorne bewegt, wird aus einem Ölreservoir 56, das sich an der Außenseite des Gehäuses 52 befindet, Öl mit hoher Geschwindigkeit in die Hochdruckkam­ mer 54 geleitet. Wenn sich der Kolben in entgegengesetzter Richtung bewegt, wird das Öl langsam aus der Hochdruckkammer zurück in das Ölreservoir 56 geführt.

Die oben beschriebene herkömmliche Spannvorrichtung hat den Nachteil, daß das sich an der Außenseite des Gehäuses 52 be­ findliche Ölreservoir 56 die Ausmaße dieses Gehäuses 52 vergrö­ ßert. Weiter ist nachteilig, daß durch das Fehlen einer Dich­ tung zwischen dem Kolben 53 und dem Gehäuse 52 während einer nach außen gerichteten Bewegung des Kolbens 53 Luft in die Hochdruckkammer 54 eindringen und schließlich zu einer Be­ triebsstörung führen kann. Um das Eindringen von Luft zu ver­ hindern, kann zwischen der Innenwand des Gehäuses 52 und dem Kolben 53 eine Dichtung oder ein O-Ring vorgesehen werden. Der Einsatz einer solchen Dichtung oder eines O-Ringes beeinträch­ tigt jedoch die störungsfreie Bewegung des Kolbens 53 und führt so zu einer Erhöhung der Herstellungskosten.

Eine in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Spannvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 hat eine senkrecht angeordnete zylindrische Bohrung, die an ihrem oberem Ende eine Öffnung aufweist und worin sich der Kol­ ben 13 hin und her bewegt. Die Innenwand der Bohrung des Gehäu­ ses 12 und der Kolben 13 bilden gemeinsam eine Hochdruckkammer 14. Der Kolben 13 ist hohl ausgeführt, so daß die Hochdruckkam­ mer 14 an ihrem unteren Ende zumindest teilweise von der Wand der Kolbens 13 umgeben ist. Der Kolben 13 wird von der Kraft einer Feder 15 nach außen gedrückt. Die Feder 15 ist in der Hochdruckkammer 14 und dort wiederum innerhalb des hohlen unte­ ren Teils des Kolbens 13 angebracht. Über einen Schuh 16, der am oberen Ende des Kolbens 13 verankert ist, beaufschlagt der Kolben 13 eine Kette C mit Spannung.

Eine externe, in Fig. 1 nicht gezeigte Quelle, zum Beispiel eine Ölpumpe, die von derselben Maschine wie die Kette C ange­ trieben sein kann, beaufschlagt die Hochdruckkammer 14 mit Druck. Die Spannvorrichtung 10 nutzt dabei in erstrebenswerter Weise die Kraft der Feder 15 und die des Öldrucks, um die Kette C mit Spannung zu beaufschlagen. Im Gehäuse 12 ist daher ein Ölkanal 20 vorgesehen, der mit der externen Öldruckquelle in Strömungsverbindung steht. Das Öl aus dieser externen Öldruck­ quelle wird über ein Rückschlagventil 22 in die Hochdruckkammer 14 geleitet. Zweck dieses Rückschlagventils 22 ist es, ein Rückströmen des Öls von der Hochdruckkammer 14 in den Ölkanal 20 zu verhindern. Ein erstes Ölreservoir 32 ist innerhalb des Kolbens an dessen vorderem Ende ausgebildet. Dieses Ölreservoir 32 ist über einen Ölkanal 34 mit der Hochdruckkammer 14 strö­ mungsverbunden. In dem Ölkanal 34 ist ein Rückschlagventil 36 vorgesehen, über das dem Ölreservoir 32 Öl zugeleitet werden kann, das aber ein Rückströmen des Öls in die Hochdruckkammer 14 verhindert. Der Ölkanal 34 und das Rückschlagventil 36 sind in einer Aufnahme vorgesehen, die sich im Inneren des rohrför­ migen Kolbens befindet und das Reservoir 32 vom Hohlraum am un­ teren Ende des Kolbens trennt.

Da eine solche Spannvorrichtung gewöhnlich in einer Maschine zum Einsatz kommt, in der Schmieröl aufgrund der Bewegung von Ketten, Zahnräder oder dergleichen verspritzt wird, sammelt sich dieses Öl in dem Ölreservoir 32 und gelangt über eine Boh­ rung 17 in den Schuh 16 der Spannvorrichtung. Diese Bohrung 17 dient gleichzeitig auch als Entlüftungsmechanismus, um Luft aus dem Inneren des Ölreservoirs 32 abzuleiten. Die äußere Öffnung der Bohrung 17 ist nach oben gerichtet und befindet sich über jenem Teil des Reservoirs 32, der das Öl enthält.

Am vorderen Ende des Gehäuses 12 ist in der zylindrischen Boh­ rung ein zweites ringförmiges Ölreservoir 40 vorgesehen. Dieses ringförmige Ölreservoir 40 umgibt den Kolben 13 und verhindert als Dichtelement das Eindringen von Luft in die Hochdruckkammer 14. Aus dem ersten Ölreservoir 32 und einer externen Ölquelle wird der Hochdruckkammer 14 über die Rückschlagventile 22 und 36 Öl zugeleitet. Falls der Druck des Öls aus der externen Öl­ quelle zu niedrig ist und der Kolben 13 sich plötzlich nach vorne bewegt, kann in der Hochdruckkammer 14 ein Unterdruck entstehen, durch den aufgrund der Toleranz zwischen Gehäuse und Kolben 13 Luft in die Hochdruckkammer gesaugt wird. Ein solches Eindringen von Luft in die Hochdruckkammer wird jedoch durch das ringförmige Ölreservoir 40 verhindert. Das Ölreservoir 40 ist am oberen Ende des Gehäuses 12 offen und aufgrund der Bewe­ gung der Kette und anderer beweglicher Teile des Mechanismus zu dem die Spannvorrichtung gehört, ist das Ölreservoir 40 stets mit Öl gefüllt.

Auch während der Rückwärtsbewegung des Kolbens 13 kann eine ge­ wisse Menge an Öl aus der Hochdruckkammer 14 durch den Zwi­ schenraum zwischen dem Kolben 13 und der zylindrischen Bohrung hindurchdringen und in das Ölreservoir 14 gelangen.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist in dem ringförmigen Öl­ reservoir 42 eine Zusatzfeder 44 vorgesehen, die die in der Hochdruckkammer 14 vorgesehen Hauptfeder 15 unterstützt, wenn diese den Kolben 13 nach vorne drückt.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemä­ ßen Spannvorrichtung. Diese Spannvorrichtung 10′ weist einen eigenen Spannhebel 16′ auf, der an seinem einen Ende schwenkbar gelagert ist und durch einen senkrecht bewegbaren Kolben 13′ mit der kraftübertragenden Kette in Eingriff bringbar ist. Die­ ser Kolben 13′ besitzt ein internes Ölreservoir 32′ mit Bohrun­ gen 17′, die an dessen vorderem Ende vorgesehen sind und dazu dienen, Luft aus dem Ölreservoir 32′ abzuleiten und verspritz­ tes Öl aufzunehmen. Die Bohrungen 17′ befinden sich an der Seite der Mittelachse des Kolbens 13′, um ein Verdecken durch den runden Teil des Spannhebels 16′, mit dem der Kolben 13′ in Wirkverbindung steht, zu vermeiden. Abgesehen von dieser Modi­ fikation ist der Kolben 13′ mit jenem des in Fig. 1 dargestell­ ten ersten Ausführungsbeispiels identisch.

Dadurch, daß das Ölreservoir im Innern des Kolbens unterge­ bracht ist, hat die Spannvorrichtung eine kompakte Größe und ihr Gewicht entspricht dem einer Spannvorrichtung ohne Ölreser­ voir. Durch das Abdichten des Kolbens mit Hilfe des in der ringförmigen Ausnehmung in der Wandung der Gehäusebohrung be­ findlichen Öls wird eine Öldichtung oder ein O-Ring zwischen Gehäuse und Kolben hinfällig. Die Herstellungskosten der Spann­ vorrichtung werden daher verringert und das Eindringen von Luft wird verhindert, ohne daß die reibungslose Bewegung des Kolbens beeinträchtigt wird.

Die hier beschriebene Spannvorrichtung kann noch auf verschie­ dene andere Arten und Weisen modifiziert werden. Während es zum Beispiel wünschenswert ist, daß sich der Kolben und die Zylin­ derbohrung, in der sich der Kolben bewegt, auf einer vertikalen Achse befinden, ist es auch denkbar, daß diese Achse schräg verläuft. Verspritztes Öl kann sich dennach in dem innerhalb des Kolbens befindlichen internen Ölreservoir und dem ringför­ migen Ölreservoir sammeln. Der Kolben kann sogar horizontal vorgesehen werden oder nach unten gerichtet sein. Voraussetzung dafür ist, daß der Kolben mit geeigneten, sich oberhalb des mit Öl gefüllten Teils des Reservoirs befindlichen Öffnungen verse­ hen ist, oder, daß andere Möglichkeiten für die Zuleitung von Öl in das Reservoir geschaffen sind.

Voranstehend ist die erfindungsgemäße Lehre lediglich beispiel­ haft erörtert worden. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen sind im Lichte der nachfolgenden Patentansprüche denkbar.

Bezugszeichenliste

10 tensioner; Spannvorrichtung
12 housing; Gehäuse
13 plunger; Kolben
14 high pressure chamber; Hochdruckkammer
15 spring; Feder
16 shoe; Schuh
17 hole; Bohrung
20 oil passage; Ölkanal
22 check valve; Rückschlagventil
32 first reservoir; erstes Ölreservoir
34 oil passage; Ölkanal
36 check valve; Rückschlagventil
40 second reservoir; zweites Ölreservoir
42 reservoir; Ölreservoir
44 auxiliary spring; Zusatzfeder
52 housing; Gehäuse
53 plunger; Kolben
54 high pressure chamber; Hochdruckkammer
55 spring; Feder
56 reservoir; Ölreservoir
10′ tensioner; Spanvorrichtung
16′ tension lever; Spannhebel
13′ piston; Kolben
32′ reservoir; Ölreservoir

Claims (2)

1. Mit Öl arbeitende Spannvorrichtung mit einem Gehäuse (12) mit einer an einem Ende eine Öffnung aufweisenden zylindrischen Bohrung, mit einem Kolben (13) mit einem vorderen und einem hinteren Ende, wobei der Kolben (13) in dem Gehäuse (12) hin- und herbewegbar ist an der Öffnung aus der Bohrung heraustritt und wobei der Kolben (13) und das Gehäuse (12) gemeinsam eine Hochdruckkammer (14) bilden, mit einer Feder (15), die den Kol­ ben (13) in der Bohrung nach außen drückt, mit einem ersten Öl­ reservoir (32), mit einem sich zwischen dem Ölreservoir (32) und der Hochdruckkammer (14) erstreckenden Ölkanal (20) und ei­ nem in dem Ölkanal (20) vorgesehenen Rückschlagventil (22), wo­ bei das Rückschlagventil (22) ein Strömen des Öls durch den Öl­ kanal (20) in die Hochdruckkammer (14) zuläßt, jedoch ein Rück­ strömen des Öls aus der Hochdruckkammer (14) durch den Ölkanal (20) in das Ölreservoir (32) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölreser­ voir (32) innerhalb des Kolbens (13) vorgesehen ist.

2. Mit Öl arbeitende Spannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zweites, ringförmi­ ges Ölreservoir (40), das am Gehäuse (12) an der Öffnung der Bohrung vorgesehen ist und den Kolben (13) umgibt, wobei sich in dem zweiten Ölreservoir (40) befindliches Öl zwischen dem Kolben (13) und dem Gehäuse (12) eine Dichtung bilden und dabei verhindern, daß Luft zwischen den Kolben (12) und die zylindri­ schen Wandung der Bohrung strömt und in die Hochdruckkammer (14) gelangt.