DE4431161A1 - Belüfteter, hydraulischer Kettenspanner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kettenspanner ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einem in einem Gehäuse längs verschiebbaren Kolben, und insbesondere mit einer Belüftung für den Kettenspanner.

Kettenspanner, auch hydraulische Kettenspanner, finden für Kraftübertragungsketten Verwendung. In Fahrzeugen ändert sich die Kettenspannung in weiten Bereichen, abhängig von der Temperatur und linearen Längenänderungen. Ferner ver­ ringert der Kettenverschleiß im dauernden Gebrauch die Span­ nung der Kette. Deshalb ist es wichtig, daß eine bestimmte Kettenspannung aufrechterhalten wird, um Geräusche, Schlupf und außer-Eingriff-geraten zu vermeiden. Insbesondere bei kettengetriebenen Nockenwellen von Motoren ist es wesent­ lich, daß die Kette schlüpft, weil die Nockenwellensteuer­ zeiten dann sich soweit verändern können, daß der Motor aus­ fällt oder Schaden leidet.

In US-4,708,696 ist ein hydraulischer Spanner mit einem Ku­ gelrückschlagventil erläutert, wobei ein in einer Kammer verschiebbarer Stößel von einer Feder nach außen gedrückt wird, um die Kette zu spannen. Arbeitsmittel strömt aus einem Reservoir durch einen Spalt zwischen der Kugel und dem Sitz des Rückschlagventils. Druckmittel von einer äußeren Quelle, wie einer Ölpumpe o. ä., strömt über Kanäle im Gehäu­ se in eine Kammer, so daß der Stößel leicht infolge des hy­ draulischen Druckes und der Federkraft nach vorne geschoben wird.

Andererseits wird die Kugel fest auf den Sitz gedrückt, um das Ausströmen aus der Kammer beim Verschieben des Kolbens in umgekehrter Richtung zu sperren. Durch einen kleinen Spalt zwischen der Gehäusewand und dem Stößel kann Arbeits­ mittel abströmen, so daß sich der Stößel zurückziehen kann. Auf diese Weise erhält der Spanner eine sogenannte nicht um­ kehrbare Funktion, d. h. Bewegungen sind nur in einer Rich­ tung leicht möglich, jedoch in umgekehrter Richtung schwie­ rig.

Ein Nachteil des Kugelrückschlagventils liegt darin, daß seine Ansprechzeit, d. h. die Zeit zum Öffnen oder Schließen bezüglich der vollen Durchströmung begrenzt ist. Demgegen­ über weist ein Federrückschlagventil, wie es aus US 3,896,834 bekannt ist, eine schnellere Ansprechzeit auf, um aus dem voll geöffneten Zustand zu schließen bzw. umgekehrt.

Ein besonderes Problem bei solchen hydraulischen Spannern besteht aber darin, daß sie nicht immer eine vorbestimmte Spannung halten, insbesondere wenn der Motor im Leerlauf läuft oder stillsteht, also bei geringem oder gar keinem Öldruck. Wenn aber in der Kammer kein ausreichender Öldruck herrscht, so bewegt sich der Stößel leicht in beiden Rich­ tungen und die nicht umkehrbare Funktion geht verloren.

Eine bekannte Lösung besteht darin, ein Gesperre vorzusehen, s. US 4,874,352, wobei ein Gesperre an der Außenseite des Stößels vorgesehen ist, so daß der Stößel in der vorgescho­ benen Lage bleibt, auch wenn nur niedriger Öldruck vorhanden ist bzw. entgegen der Kettenspannung. GB 1 018 211 offenbart ein internes Gesperre mit einem Spiralkanal.

Ein Problem solcher hydraulischer Spanner besteht darin, daß der Arbeitsmitteldruck in der Bohrung durch Luftzutritt in die Bohrung veränderbar ist. Ist zuviel Luft in der Kammer vorhanden, so bewegt sich der Stößel infolge der komprimier­ baren Luft verhältnismäßig leicht. Damit läßt sich keine zu­ friedenstellende Funktion des Spanners erzielen. Es ist des­ halb wünschenswert, die hydraulische Bohrung zu entlüften.

Hierzu ist ein Verfahren aus US 4,507,103 bekannt, nämlich ein Deckel mit einer Rille auf seiner Flanke, der in eine Bohrung auf der Oberseite des Kolbens eingepreßt wird, so daß zwischen Atmosphäre und dem Arbeitsmittelreservoir eine Verbindung hergestellt wird. Ein Nachteil besteht darin, daß der Deckel und die Rille so genau hergestellt sein müssen, daß sie in die Feinbohrung passen und die nötige Verbindung vermitteln.

Erfindungsgemäß soll deshalb eine einfache und billige Be­ lüftung für einen hydraulischen Spanner geschaffen werden. Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß besteht die Belüftung aus einer Scheibe mit mindestens einem Kanal auf mindestens einer Scheibenseite zur Verbindung des Arbeitsmittelreservoirs mit der Atmos­ phäre, so daß überschüssiges Arbeitsmittel und Luft aus der Kammer entfernbar sind.

Vorzugsweise wird die Scheibe an die Innenseite des oberen Endes des Stößel von der Feder angedrückt, wobei das zweite Ende des Kanals etwa in der Mitte der Scheibe endet, so daß zwischen Atmosphäre und Kammer eine Verbindung geschaffen ist, aus der Öl und auch Luft aus der Kammer austreten kann. Um den Austritt von Fluid aus der Kammer zu steuern und die in die Kammer eintretende Luftmenge zu minimieren bzw. zu verringern, oder zu sperren, verläuft der Kanal zwischen seinen beiden Enden gekrümmt. Vorzugsweise besitzt der Kanal mindestens eine Krümmung von mindestens 90°.

In einer Ausführungsform besitzt die Belüftung ein Sperr­ glied, das sich von der gleichen Seite der Scheibe wie der Kanal erstreckt. Das Sperrglied stößt im wesentlichen an die Öffnung am oberen Ende des Stößels, um damit Strömung aus der Kammer einzuschränken.

In einer anderen Ausführungsform besitzt die Belüftung eine untere Verlängerung, die von der Ventilscheibe auf der an­ deren Seite des Kanals ausgeht, um das Ventil zu stabili­ sieren. Die Verlängerung verringert auch das Volumen der Kammer, so daß sich diese schneller füllt und damit auch das Volumen der zu spülenden Luft verringert.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Spanners ist ein Kanal im Gehäuse zur Verbindung der Kammer mit einer Druck­ mittelquelle vorgesehen. Ein Rückschlagventil liegt zwischen der Kammer und der Druckmittelquelle, so daß Arbeitsmittel in die Kammer strömt, aber in umgekehrter Richtung abge­ sperrt wird. In dieser bevorzugten Ausführungsform kann das Rückschlagventil aus einer Kugel und Feder bestehen, kann ein Federventil oder ein Rückschlagventil mit veränderlicher Drossel sein.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besitzt der Spanner eine Zahnstange mit Gesperre, um mechanisch eine nicht umkehrbare Funktion zu erzeugen. Die Zahnstange bewegt sich zusammen mit dem Stößel. In die Zahnstange greift eine federbelastete Klaue, so daß sich die nicht umkehrbare Funk­ tion ergibt. Vorzugsweise besitzt der Spanner ein Rück­ schlagventil und das Zahnstangengesperre.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen hydraulischen Spanner mit erfindungsgemäßer Belüftung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Belüfterscheibe;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Scheibe längs der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Belüftungsscheibe;

Fig. 5 eine weitere Ansicht einer Belüftungsscheibe;

Fig. 6 einen Schnitt durch einen hydraulischen Spanner mit einer abgeänderten Ausführungsform der Be­ lüftung;

Fig. 7 eine Seitenansicht der in Fig. 6 dargestellten Belüftung;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Belüftung in Fig. 7;

Fig. 9 eine andere Ausführungsform der Belüftung in Fig. 7.

Fig. 1 zeigt die bevorzugte Ausführungsform eines hydrau­ lischen Kettenspanners 10 mit einem Gehäuse 20, und einer Kammer 22, die mit Arbeitsmittel über einen Kanal 24 von einer Druckmittelquelle 26 gefüllt wird. Die Quelle 26 kann eine Ölpumpe oder ein Reservoir sein. Vorzugsweise ist die Kammer zylindrisch. In der Kammer gleitet ein hohler Stößel 40, vorzugsweise zylindrisch, mit einem Innenraum 42 und einem oberen Ende 44 mit einer Öffnung 46. Vorzugsweise liegt die Öffnung etwa in der Mitte des oberen Endes. Das obere Ende 44 ruht auf einem Hebel (nicht dargestellt), um einer Kette Spannung zu verleihen. Eine Feder 60 wirkt auf die Innenseite 48 am oberen Ende des Stößels, um diesen nach außen zu drücken.

Die erfindungsgemäße Belüftung 70 besteht aus einer Scheibe 72 mit einer ersten Stirnseite 74, einer zweiten Stirnseite 76 und einem Außenumfang 78. Vorzugsweise ist die Scheibe zylindrisch und ihr Außendurchmesser entspricht etwa dem In­ nendurchmesser der Kammer. Mindestens eine Stirnseite, vor­ zugsweise die erste Stirnseite 74 ist mit mindestens einem Kanal 80 versehen, der ein erstes Ende 82 und ein zweites Ende 84 hat, wobei das erste Ende 82 am Umfang 78 der Schei­ be endet. Das zweite Ende 84 endet an einer Stelle derart, daß sich zwischen Atmosphäre und der Kammer über die Öffnung 46 im oberen Ende des Stößels eine Verbindung ergibt. Vor­ zugsweise endet das zweite Ende 82 etwa in der Mitte der Scheibe.

Die Scheibe 72 wird an die Innenseite des oberen Endes 48 des Stößels von der Feder 60 gedrückt und gehalten. Somit ergibt sich eine Belüftung zum Abführen von überschüssigem Arbeitsmittel und Luft aus der Kammer. Der Kanal 80 hat einen gekrümmten Verlauf zwischen seinen Enden, wie in den Fig. 2, 3, 4, 8 und 9 dargestellt, um den Austritt von Über­ schuß-Arbeitsmittel aus der Kammer zu minimieren und den Eintritt von Luft in die Kammer ebenfalls zu minimieren. Vorzugsweise besitzt der Kanal 80 mindestens eine Krümmung von mindestens 90°.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belüftung. Hier ist ein einziger Kanal vorgesehen, bei dem das erste Ende aus dem Umfang 78 der Scheibe ausgeschnitten ist. Der Kanal verläuft spiralig vom Umfang etwa zum Mittelpunkt der Scheibe, wo sein zweites Ende endet.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Belüftung mit einem einzigen Kanal, der auf Umwegen mit mehreren Umlenkungen von etwa 180° und mindestens einer Krümmung von etwa 90° verläuft. Das zweite Ende des Kanals 84 endet etwa in der Mitte der Scheibe.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem einzigen Kanal, der nahe am Umfang der Scheibe verläuft und minde­ stens eine Krümmung von etwa 90° aufweist. Das zweite Ende des Kanals endet ebenfalls etwa in der Mitte der Scheibe.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des hydrau­ lischen Spanners. Dabei hat die Belüftungsscheibe 70 eine untere Verlängerung 86, die sich von der zweite Seite 76 der Scheibe in den von der Feder 60 umschlossenen Raum er­ streckt, um die Scheibe zu stabilisieren und das Kammer­ volumen zu verringern. Die Belüftung hat vorzugsweise ein Drosselglied 88, vorzugsweise mit einer Spitze 90, die von der ersten Seite 74 ausgeht und an die Öffnung 46 stößt. Das Drosselglied hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Öffnung, so daß das Dros­ selglied 88 die Durchströmung der Öffnung einschränkt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Belüftung mit einer Scheibe und einem Drosselglied 88, das auf der gleichen Seite wie der Kanal 80 sitzt, wäh­ rend an der zweiten Seite 76 eine untere Verlängerung 86 vorgesehen ist. Das Drosselglied 88 hat eine Spitze 90 in der Öffnung 46. Der Kanal 80 liegt auf der ersten Seite 74 und besitzt ein erstes Ende 82 am Scheibenumfang, und das zweite Ende 84 endet in einem Ring 92, der das Drosselglied 88 umgibt, das etwa zentrisch sitzt, wie dies in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Das Drosselglied 88 ist vorzugsweise mittig angeordnet und von dem Ring 92 umgeben. Die Kanäle 80 haben jeweils ein erstes Ende 82 am Umfang der Scheibe 78 und ein zweites Ende 84, das in den Ring mündet. Auf diese Weise kann Fluid von den ersten Enden 82 durch die Kanäle 80 zu den zweiten Enden 84 und in den Ring 92 strömen, und von dort längs des Drosselgliedes 88 zur Spitze 90 und dann durch die Öffnung 46 zur Atmosphäre.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Belüftung eine Scheibe auf, deren erste Seite 72 mit mehreren Kanälen 80 und einem Drosselglied 88 versehen ist, das auf dieser Seite angeordnet ist. In einer anderen Aus­ führungsform nach Fig. 9 verläuft der Kanal in quadratischen Spiralen mit mindestens einer Krümmung von wenigstens 90°.

Die zweite Seite der Scheibe 76 hat eine untere Verlängerung 86, die in den Raum innerhalb der Feder greift, um die Be­ lüftung zu stabilisieren und das Kammervolumen zu minimie­ ren.

Wie bereits erwähnt, ist das Gehäuse 20 mit einem Kanal 24 am Boden der Kammer 22 versehen, um die Kammer an eine Druckmittelquelle 26 anzuschließen. Dabei kann ein Rück­ schlagventil 100 zwischen der Kammer und der Druckmittel­ quelle 26 vorgesehen sein, so daß Arbeitsmittel in die Kam­ mer strömen kann, aber umgekehrt abgesperrt wird. Vorzugs­ weise besitzt das Rückschlagventil 100 eine Kugel 102 und eine Feder 104 zum Andrücken der Kugel an einen Ventilsitz 106. Das Rückschlagventil kann aber auch ein Rückschlag­ ventil mit variabler Drossel sein, wie es in den U.S. Patentschriften 5,259,820 und 5,277,664 beschrieben ist.

Schließlich besitzt der Spanner auch gegebenenfalls ein Zahngesperre, um mechanisch die nicht umkehrbare Funktion zu erhalten. Hier ist das Gehäuse 20 mit einem Längskanal 28 parallel zur Kammer versehen, in der eine Zahnstange 110 verschiebbar ist. Die Zahnstange 110 ist mit dem Stößel 40 verbunden, so daß Stößel und Zahnstange 110 zusammen beweg­ bar sind. Vorzugsweise ist die Stange 110 mit einem Flansch 112 am oberen Ende versehen, der in eine Nut 50 am oberen Ende des Stößels greift. Das Gehäuse 20 hat eine seitliche Ausnehmung 30 zur Aufnahme einer Klinke 120 und einer Feder 122. Diese drückt die Klinke in Eingriff mit der Zahnstange, so daß diese nur schrittweise bewegbar ist. In der am mei­ sten bevorzugten Ausführungsform besitzt der Spanner sowohl das Rückschlagventil als auch das Gesperre.

Wird im Betrieb der Stößel von der Kette nach innen beauf­ schlagt, so ergibt sich ein sehr großer Widerstand, da die Kammer vollständig mit nicht komprimierbarer Flüssigkeit gefüllt ist. Ist der Druck hoch genug, so kann Arbeitsmittel zum ersten Ende des Kanals über den Kanal zum zweiten Ende und damit zur Atmosphäre übertreten. Zusammen mit diesem Übertreten von Arbeitsmittel wird auch Luft herausgedrückt, die sich im Betrieb des Spanners in der Kammer angesammelt haben kann, so daß die Kammer ständig belüftet ist.

Gleichzeitig erfolgt in der am meisten bevorzugten Ausfüh­ rungsform mit Gesperre eine inkrementelle, mechanische Nicht-Umkehrfunktion. Das Gesperre verhindert das Einschie­ ben des Stößels in inkrementellen Schritten und nach einem Druckanstieg in der Kammer verhindert es das schrittweise Einschieben des Stößels, um die Kettenspannung aufrechtzu­ erhalten. Auch wenn der Druck gering oder überhaupt nicht vorhanden ist, bleibt die Nicht-Umkehrfunktion erhalten, wenn auch das Gesperre schrittweise arbeitet.

Claims (9)

1. Hydraulischer Kettenspanner mit einer mit Arbeits­ mittel gefüllten Kammer in einem Gehäuse, einem in der Kam­ mer gleitend angeordneten hohlen Stößel mit einer Öffnung (46) am oberen Ende und einer den Stößel (40) nach außen drückenden Feder (60), dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ reich der Öffnung (46) des Stößels (40) eine Belüftung in Form einer Scheibe (70) angeordnet ist, die an mindestens einer Stirnseite mit mindestens einem Kanal (80) versehen ist, über den eine Stelle am Umfang der Scheibe mit einer Stelle verbunden ist, über die eine Verbindung zwischen At­ mosphäre und der Kammer durch die Öffnung (46) herstellbar ist.

2. Kettenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibe (70) von der Feder auf die Innen­ seite am oberen Ende des Stößels (40) gedrückt wird.

3. Kettenspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (84) des Kanals nahe dem Mittelpunkt der Scheibe endet.

4. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (80) auf Umwegen zwi­ schen seinen Enden (82, 84) verläuft.

5. Kettenspanner nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kanal mindestens eine Umlenkung von min­ destens 90° aufweist.

6. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal spiralförmig verläuft.

7. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (42) über einen Kanal (24) im Gehäuse mit der Druckmittelquelle verbunden ist.

8. Kettenspanner nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Rückschlagventil (100) zwischen der Kammer (72) und der Druckmittelquelle angeordnet ist, das in Strö­ mungsrichtung in die Kammer öffnet und umgekehrt sperrt.

9. Kettenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gesperre in Form einer zu­ sammen mit dem Stößel verschiebbaren Zahnstange (110) vor­ gesehen ist und eine Klinke (120) von einer Feder (122) in Eingriff mit der Zahnstange gedrückt wird.