-
Diese
Erfindung betrifft hydraulische Spannvorrichtungen, insbesondere
eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem ausfahrenden Kolben, die
geeignet ist, um in konstanter Weise eine Spannung auf Umschlingungskraftübertragungsvorrichtungen,
wie Riemen u.ä.,
aufzubringen und aufrechtzuerhalten. Genauer gesagt bezieht sich
die Erfindung auf eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem feder-
und strömungsmittelbetätigten Kolben,
in der ein in sich abgeschlossenes Druckentlastungsventil und eine
Auslaßscheibe
Verwendung finden, um Hochdruckströmungsmittel von der Hydraulikkammer
der Spannvorrichtung in gesteuerter Weise abzuführen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
-
Spannvorrichtungen,
wie hydraulische Spannvorrichtungen, finden als Steuervorrichtung
für eine
Kraftübertragungskette
oder entsprechende Kraftübertragungsvorrichtungen
Verwendung, wenn sich die Kette zwischen einer Vielzahl von Kettenrädern bewegt.
Generell ist es wichtig, ein bestimmtes Ausmaß an Spannung auf die Kette
aufzubringen und aufrechtzuerhalten, um Geräusche, Schlupf oder das Außereingrifftreten
mit den Zähnen
bei Zahnketten zu verhindern. Die Verhinderung eines derartigen Schlupfes
ist besonders wichtig im Falle einer kettenbetriebenen Nockenwelle
bei einer Brennkraftmaschine, da ein derartiger Schlupf das Nockenwellentiming
um einige Grad verändern
kann und somit möglicherweise
die Brennkraftmaschine außer
Betrieb setzt oder Beschädigungen
verursacht. In einer rauhen Umgebung, in der eine Brennkraftmaschine arbeitet,
kann sich die Kettenspannung zwischen übermäßig hohen oder niedrigen Niveaus
infolge von großen
Temperaturschwankungen und Unterschieden zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen den verschiedenen Teilen der Brennkraftmaschine einschließlich der
Kette und der Spannvorrichtung verändern. Es ist ferner erforderlich,
einige Maßnahmen
zu treffen, um übermäßig hohe
Spannkräfte
auf der straffen Seite der Kette zu beseitigen und die notwendigen
Spannkräfte
auf der durchhängenden
Seite der Kette sicherzustellen. Nockenwellen- und kurbelwelleninduzierte
Torsionsvibrationen verursachen beträchtliche Schwankungen der Kettenspannung.
Diese Spannungsschwankungen führen
zur Ausdehnung der Kette. Darüber
hinaus kann der Verschleiß der
Kettenkomponenten während
eines verlängerten
Gebrauches zu einer Auslängung
der Kette führen,
die einen Abfall der Spannung der Kette bewirkt.
-
Ein
Beispiel einer Vorrichtung, die zum Steuern der Spannung in einer
Umschlingungskraftübertragungsvorrichtung
verwendet wird, ist in der
US-PS 4
713 043 beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt eine
Spannvorrchichtung mit einem Kugelrückschlagventil, die einen Tauchkolben,
auch als Kolben bezeichnet, aufweist, der gleitend in einer Kammer
gelagert ist und von einer Feder in einer vorstehenden Richtung
vorgespannt wird. Der Kolben erstreckt sich gegen einen Hebelarm,
der in Abhängigkeit
vom Ausmaß des Durchhängens der
Kette diese mit einer Spannung beaufschlagt. Ein Spalt, der zwischen
der Kugel und dem Sitz eines Rückschlagventils
ausgebildet ist, ermöglicht
den freien Durchfluß von
Strömungsmittel
in die Kammer. Daher strömt
der Hydraulikdruck von einer externen Quelle, beispielsweise einer Ölpumpe o.ä., in die Kammer
durch Kanäle,
die im Gehäuse
ausgebildet sind, wodurch der Kolben durch die kombinierten Anstrengungen
des Hydraulikdrucks und der Federkraft in einfacher Weise vorbewegt
wird.
-
Wenn
der Kolben versucht, sich in Rückwärtsrichtung
zu bewegen, wird die Kugel in engen Kontakt mit dem Kugelsitz gebracht,
um ein Ausströmen
des Strömungsmittels
aus der Kammer zu verhindern. Nur ein kleiner Spalt zwischen dem
Kolben und der Gehäusewand
ermöglicht,
daß etwas
Strömungsmittel
entweichen kann, so daß der
Kolben zurückgezogen
werden kann. Auf diese Weise erhält die
Spannvorrichtung eine sogenannte Funktion ohne Rückkehr, d. h. Bewegungen in
einer Richtung sind einfach, jedoch in der umgekehrten Richtung schwierig.
-
Diese
Funktion ohne Rückkehr
kann jedoch Schwierigkeiten bereiten, um Spannungsspitzen oder Stöße in der
Kette, im Riemen oder entsprechenden Umschlingungskraftübertragungsvorrichtungen
aufzunehmen. Wenn eine Steuervorrichtung mit ihrer Resonanzfrequenz
arbeitet, steigt die Kettenbelastung beträchtlich an. Der kleine Spalt
zwischen dem Kolben und der Gehäusewand
ist nicht ausreichend, um das Hydraulikmittel in der Kammer rasch
frei zu geben und die plötzliche Überlastung der
Kette aufzunehmen.
-
Ein
Beispiels eines Versuches zur Überwindung
dieses Problems ist eine hydraulische Spannvorrichtung, die in der
US-PS 4 881 927 beschrieben ist.
Diese Veröffentlichung
beschreibt eine hydraulische Spannvorichtung mit einem Kolben, der
gleitend in einer Kammer gelagert ist und von einer Feder in einer
vorstehenden Richtung vorgespannt wird. Diese Spannvorrichtung besitzt
ein Entlastungsventil mit einer Hülse, die gleitend in einer
Hilfskammer in Verbindung mit der ersten Kammer gelagert ist, wobei
eine Feder die Hülse
in eine niedergedrückte
Position vorspannt, um eine Auslaßöffnung zu blockieren. Öl in der
ersten Kammer strömt
in die Hilfskammer, um die Hülse
gegen die Vorspannkraft der Feder zu bewegen und die Auslaßöffnung freizugeben.
-
Bedauerlicherweise
kann dieses Entlastungsventil infolge der hohen Masse nur langsam öffnen und
schließen
und einer veränderlichen
Reibung zwischen der Hülse
und der Hilfskammerwand ausgesetzt sein. Hierdurch kann der Druck
schwanken, unter dem das Entlastungsventil arbeitet. Da der Durchflußbereich
proportional zum Druck in der Kammer ist, können extreme Druckspitzen bewirken,
daß zuviel
Strömungsmittel
aus der Kammer fließt,
was zu einem zu geringen Druck in der Kammer führt, um die richtige Kettenspannung
aufrechtzuerhalten, nachdem der äußere Grund
für die
Druckspitze entfallen ist. Ein zu geringer Druck in der Kammer kann zum
Zusammenbrechen der Spannvorrichtung und zu einem Verlust der richtigen
Kettenspannung führen.
-
Ein
anderes Beispiel eines Versuches zur Schaffung einer hydraulischen
Spannvorrichtung mit einem Entlastungsventil ist in der
US-PS 4 507 103 beschrieben.
Diese Veröffentlichung
beschreibt eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem Kugelrückschlagventil,
die einen Kolben aufweist, der gleitend in einer Kammer gelagert
ist und von einer Feder in vorstehender Richtung vorgespannt wird.
Diese Spannvorrichtung besitzt ein Entlastungsventil in einer Bohrung
am vorstehenden Ende des Kolbens. Das Entlastungsventil ist ein
federvorgespanntes Kugelventil, wobei die Feder an einem Drosselstopfen mit
Gewinde sitzt, der die Bohrung verkappt. Öl in der ersten Kammer drückt die
Kugel auf, wenn ein eingestellter hoher Druck erreicht wird, und
strömt
in die Bohrung am Gewinde des Drosselstopfen vorbei zur Atmosphäre. Bedauerlicherweise
kann dieses Entlastungsventil aufgrund der gedrosselten Bahn am Gewinde
vorbei und dem entstehenden Gegendruck gegen die Kugel zu langsam
reagieren, um große verdrängte Ölmengen
freizugeben.
-
Die
EP 09 52 375 , auf der der
Oberbegriff von Patentanspruch 1 basiert, beschreibt eine hydraulische
Spannvorrichtung für
eine Kette, die sich zwischen zwei sich drehenden Elementen erstreckt und
aufweist: ein Spannvorrichtungsgehäuse mit einer offenen Bohrung,
einen Kolben mit einem offenen unteren Ende und einem geschlossenen
oberen Ende, wobei das untere Ende des Kolbens gleitend in der Bohrung
angeordnet ist und dazwischen eine Strömungsmittelkammer bildet, welche
mit einer externen Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels
in Verbindung steht, und wobei das obere Ende des Kolbens eine darin
ausgebildete Abführung
aufweist, damit Luft und Strömungsmittel
aus der Strömungsmittelkammer
entweichen können,
ein Kolbenfederelement, das den Kolben in einer sich vom Gehäuse erstreckenden
Richtung vorspannt, ein Rückschlagventil,
das die Überführung von
Strömungsmittel
von der Quelle des unter Druck stehenden Strömungsmittels zur Kammer ermöglichen
und die Rückführung von
Strömungsmittel
von der Kammer blockieren kann, ein Druckentlastungsventil, das einen
Ventilkörper
aufweist, der in der Strömungsmittelkammer
angeordnet ist und eine Öffnung
in Verbindung mit der Strömungsmittelkammer
aufweist, ein Ventilelement, das gegen die Öffnung von einem Ventilfederelement
vorgespannt wird, wobei das Druckentlastungsventilelement und das
Ventilfederelement unter speziellen maximalen Druckbedingungen mit
der Strömungsmittelkammer
einen Durchtritt von Strömungsmittel
von der Öffnung
durch einen Strömungsmittelaustrittskanal
und zur Abführung
ermöglichen
können,
und einer Dichtung benachbart zum oberen Ende des Kolbens zwischen
dem Druckentlastungsventil und der Abführung, wobei die Auslaßscheibe
eine zentrale Bohrung aufweist, die in Verbindung mit der Abführung steht
und eine gewundene Bahn besitzt, die darin ausgebildet ist und in
Verbindung mit der Strömungsmittelkammer
und der Abführung
steht, um einen gesteuerten Strömungsmittelaustritt
aus der Kammer zur Abführung
zu ermöglichen.
-
Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische
Spannvorrichtung für
eine Kette, für
einen Riemen oder entsprechende Umschlingungskraftübertragungsvorrichtungen
zu schaffen, die eine im wesentlichen konstante Spannkraft aufrecht
erhält.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung einer
hydraulischen Spannvorrichtung mit einem Druckentlastungsventil,
das eine gleichmäßige Federkonstan te,
eine geringe Masse und eine hohe natürliche Frequenz besitzt.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine hydraulische
Spannvorrichtung mit einem Druckentlastungsventil mit geringer Ansprechzeit
und einem gesteuerten Durchfluß vorzusehen.
-
Die
obigen Ziele werden durch Schaffung einer hydraulischen Spannvorrichtung
mit einem in sich abgeschlossenen Druckentlastungsventil mit geringer
Masse und einer zwei Bahnen aufweisenden Auslaßscheibe, die zusammen in einer
herkömmlichen
hydraulischen Spannvorrichtung verwendet werden, erreicht. Die zwei
Bahnen aufweisende Auslaßscheibe
besitzt ein Paar von gewundenen Auslaßbahnen in paralleler Funktion:
eine Auslaßbahn
steuert das herkömmliche
Abführen
von Strömungsmittel aus
der Strömungsmittelkammer
und die andere Auslaßbahn
steuert das Abführen
von Strömungsmittel
aus dem kompakten Druckentlastungsventil.
-
Erfindungsgemäß wird somit
eine hydraulische Spannvorrichtung für eine sich zwischen zwei sich
drehenden Elementen erstreckende Kette vorgesehen, die die folgenden
Bestandteile umfaßt:
ein Spannvorrichtungsgehäuse
mit einer offenen Bohrung, einen Kolben mit einem offenen unteren
Ende und einem geschlossenen oberen Ende, wobei das untere Ende
des Kolbens gleitend in der Bohrung angeordnet ist und dazwischen
eine Strömungsmittelkammer
bildet, welche mit einer äußeren Quelle
eines unter Druck stehenden Strömungsmittels
in Verbindung steht, und wobei das obere Ende des Kolbens eine darin
ausgebildete Abführung
aufweist, um zu ermöglichen,
daß Luft
und Strömungsmittel
aus der Strömungsmittelkammer
entweichen, ein Kolbenfederelement, das den Kolben in einer sich
vom Gehäuse
erstreckenden Richtung vorspannt, ein Rückschlagventil, das die Überführung von
Strömungsmittel
von der Quelle des unter Druck stehenden Strömungsmittels zur Kammer ermöglicht und
die Rückführung von
Strömungsmittel
von der Kammer blockiert, ein Druckentlastungsventil, das einen
Ventilkörper
aufweist, der in der Strömungsmittelkammer angeordnet
ist und einer Öffnung
in Verbindung mit der Strömungsmittelkammer
und ein Ventilelement aufweist, das von einem Ventilfederelement
gegen die Öffnung
vorgespannt wird, wobei das Druckentlastungsventilelement und das
Ventilfederelement unter speziellen maximalen Druckbedingungen innerhalb
der Strömungsmittelkammer
einen Durchtritt von Strömungsmittel
von der Öffnung
durch einen Strömungsmittelaustrittskanal
und zur Abführung
ermöglichen
können,
und eine Auslaßscheibe
benachbart zum oberen Ende des Kolbens zwischen dem Druckentlastungsventil
und der Abführung,
die eine zentrale Bohrung in Verbindung mit der Abführung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Auslaßscheibe
eine erste gewundene Auslaßbahn
auf einer Bodenfläche
derselben in Verbindung mit dem Strömungsmittelaustrittskanal und
der Abführung
durch die zentralen Bohrung, um einen gesteuerten Strömungsmittelaustritt
vom Druckentlastungsventil zur Abführung zu ermöglichen,
und eine zweite gewundene Bahn auf einer Deckfläche der Auslaßscheibe besitzt,
die mit der Strömungsmittelkammer
und der Abführung
in Verbindung steht, um einen gesteuerten Strömungsmittelaustritt von der
Kammer zur Abführung
zu ermöglichen,
wobei die Auslaßscheibe
einen sich nach unten erstreckenden Mantel aufweist, der einen oberen
Abschnitt des Ventilkörpers
aufnimmt und eine Nut besitzt, die in einer äußeren Seitenwand des Mantels
ausgebildet und mit der zweiten gewundenen Bahn verbunden ist, damit
Strömungsmittel
von der Kammer das Druckentlastungsventil umgehen kann, wobei die
gewundene Strömungsmittelauslaßbahn von
der zweiten gewundenen Auslaßbahn
getrennt ist, um eine zusätzliche
gesteuerte Auslaßkapazität bei einem
Zustand hohen Öldrucks
durch das Druckentlastungsventil über die Kapazität hinaus,
die von der zweiten gewundenen Auslaßbahn von der Kammer zur Verfügung gestellt wird,
vorzusehen.
-
Die
hydraulische Spannvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt ein kompaktes,
in sich abgeschlossenes Druckentlastungsventil, das vorzugsweise
in Kombination mit einer Auslaßscheibe operiert.
Das Entlastungsventil und die Auslaßscheibe sind in der Strömungsmittelkammer
benachbart zum oberen Ende des Kolbens angeordnet.
-
Während des
Betriebes der hydraulischen Spannvorrichtung sehen das Druckentlastungsventil und
die Auslaßscheibe
einen Mechanismus zum herkömmlichen
Abführen
von Strömungsmittel
und Luft aus der Strömungsmittelkammer
und eine zusätzliche
Abführkapazität während Perioden
von extrem hohem Strömungsmitteldruck
vor. Desweiteren umfaßt
die vorliegende Erfindung einen Mechanismus, um ein Zusammenbrechen
der Spannvorrichtung während
Perioden der Abführung
von extrem hohem Strömungsmitteldruck
durch Steuern der Freigabe von Strömungsmittel durch das Entlastungsventil
zu verhindern.
-
Bei
einer Ausführungsform
umfaßt
das Druckentlastungsventil einen generell zylindrischen Ventilkörper, der
im oberen Ende des Kolbens vorhanden sein kann. Dieser Druckentlastungskörper besitzt eine
umgedrehte Becherform. Das Druckentlastungsventil hat einen ringförmigen Ventilsitz.
Der Ventilsitz ist im wesentlichen ein abgeflachter Ring, der von
einem Sicherungsring an Ort und Stelle gehalten wird. Der Sicherungsring
ist im Ventilkörper
in einer inneren Nut angeordnet, die im inneren unteren Mantelabschnitt
des Ventilkörpers
ausgebildet ist, und wird in dieser gehalten. Der Ventilsitz hat
eine zentrale Öffnung,
damit Strömungsmittel
durch das Innere des Ventilkörpers
fließen
kann.
-
Ein
kugelförmiges
Ventilelement ist innerhalb des Ventilkörpers angeordnet und spannt
die Kugel gegen die Öffnung
des Ventilsitzes mit einem Stapel von Tellerfedern vor. Während einer
Periode hohen Drucks, bei der der Druck in der Strömungsmittelkammer
ein vorgegebenes Maximum übersteigt,
wird die Kugel vom Ventilsitz weggedrückt. Das die Kugel umströmende Strömungsmittel
kann das Druckentlastungsventil durch einen Ölaustrittskanal, der im oberen
Ende des Ventilkörpers
ausgebildet ist, verlassen.
-
Die
Verwendung von Tellerfedern als Federelemente ermöglicht eine
kompaktere Konstruktion als eine Schraubenfeder und ist darüber hinaus
viel leichter, so daß die
natürliche
Frequenz des Systems höher
wird. Ferner ist es möglich,
eine Tellerfeder so zu konstruieren und zu erhalten, daß nahezu
eine konstante Belastung über
einen großen
Abschnitt ihrer Bewegung erreicht wird. Dies ermöglicht eine viel losere Herstelltoleranz,
während
die Aktivierung oder der Abhebdruck des Ventils immer noch genau
gesteuert wird.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Ventilelement eine konische Stahlscheibe,
die anstelle der Kugel vorgesehen ist und von einem entsprechenden
Stapel von Tellerfedern gegen den Ventilsitz gehalten wird. Die Scheibe
ist leichter als die Kugel, so daß auf diese Weise die Masse
weiter verringert und die natürliche Frequenz
des System erhöht
wird. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß sie kompakter ist als die
vorstehend beschriebene Konstruktion.
-
Die
vorliegende Erfindung umfaßt
vorzugsweise eine Auslaßscheibe
mit einem Paar von gewundenen Ölbahnen,
die in die Scheibe eingeformt sind. Die Auslaßscheibe ist in der Strömungsmittelkammer
am Austrittsende des Entlastungsventils angeordnet. Sie steht in
Strömungsmittelverbindung
mit der Strömungsmittelkammer
und dem Druckentlastungsventil. Eine Ölbahn in der Auslaßscheibe
ermöglicht,
daß die
Spannvorrichtung Strömungsmittel in
herkömmlicher
Weise aus der Strömungsmittelkammer
während
des Normalbetriebes der Spannvorrichtung abführen kann. Die andere Bahn
in der Auslaßscheibe
steuert das den Ölaustrittskanal
des Druckentlastungsventils verlassende Strömungsmittel. Strömungsmittel
von beiden Bahnen wird in die Abführung der hydraulischen Spannvorrichtung
abgegeben.
-
Wenn
im Betrieb der Druck in der Strömungsmittelkammer
zunimmt, wird Luft in der Kammer durch eine in der Seitenwand oder
dem Mantel der Auslaßscheibe
ausgebildete Nut und durch eine gewundene Auslaßbahn in der Deckfläche der
Auslaßscheibe
gedrückt.
Die gewundene Auslaßbahn führt die
Luft und etwas Strömungsmittel
zur Abführung,
die am oberen Ende des Kolbens der Spannvorrichtung ausgebildet
ist. Bei einem vorgegebenen maximalen Druckniveau drückt das
Strömungsmittel das
Druckentlastungsventilelement vom Ventilsitz. Strömungsmittel
strömt
an der Kugel oder der Scheibe vorbei und tritt mit Hilfe des Ventilströmungsmittelkanals
oder Ölaustrittskanals
aus. Vom Ölaustrittskanal
strömt
das Strömungsmittel
in eine andere gewundene Bahn, die in der Bodenfläche der
Auslaßscheibe
ausgebildet ist, sowie durch dieselbe und wird in die Abführung des
Kobens geführt.
-
Zum
besseren Verständnis
der Erfindung werden nachfolgend einige beispielhafte Ausführungformen
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Hiervon
zeigen:
-
1 eine
Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
des Druckentlastungsventils und der Auslaßscheibe der vorliegenden Erfindung,
die in einer generalisiert dargestellten hydraulischen Spannvorrichtung
dargestellt sind;
-
2 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Druckentlastungsventils
und der Auslaßscheibe
der vorliegenden Erfindung;
-
3 ein
Diagramm, das die zwei Strömungsbahnen
des Strömungsmittels
in paralleler Beziehung zeigt;
-
4 eine
Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
5 eine
perspektivische Ansicht der Auslaßscheibe der vorliegenden Erfindung,
wobei die Deckfläche
derselben gezeigt ist;
-
6 eine
perspektivische Ansicht der in 5 dargestellten
Auslaßscheibe,
wobei die Bodenfläche
und die im Seitenmantel der Auslaßscheibe ausgebildete Nut dargestellt
sind; und
-
7 eine
auseinandergezogene Ansicht des Druckentlastungsventils und der
Auslaßscheibe der 4.
-
1 zeigt
eine generalisierte hydraulische Spannvorvorrichtung 10,
die das Druckentlastungsventil 20 und die Auslaßscheibe 30 mit
zwei Bahnen der vorliegenden Erfindung aufweist. Jede beliebige hydraulische
Spannvorrichtung des gezeigten generellen Typs kann von der vorliegen
den Erfindung profitieren. Die hydraulische Spannvorrichtung 10 besitzt
ein Spannvorrichtungsgehäuse
oder einen Spannvorrichtungskörper 12 mit
einer Bohrung 14. Ein Hohlkolben 16 ist gleitend
in der Bohrung 14 des Spannvorrichtungsgehäuses 12 gelagert
und bildet dazwischen eine Strömungsmittelkammer 18.
Eine Feder 19 ist in der Strömungsmittelkammer 18 zwischen
dem Gehäuse 12 und
dem Kolben 16 angeordnet und spannt den Kolben in einer
aus der Bohrung vorstehenden Richtung vor. Ein Rückschlagventil 40 ist
zwischen dem Gehäuseeinlaßkanal 42 und der
Strömungsmittelkammer 18 vorgesehen,
um einen Strömungsmittelfluß in die
Strömungsmittelkammer
zu ermöglichen
und einen Fluß in
umgekehrter Richtung zu verhindern.
-
Das
Druckentlastungsventil 20 und die Auslaßscheibe 30 mit zwei
Bahnen sind in der Strömungsmittelkammer 18 benachbart
zum oberen Ende 17 des Kolbens 16 angeordnet.
Das obere Ende 17 des Kolbens ist das Ende, das zu dem
vorstehenden Abschnitt des Kolbens, der sich von der Spannvorrichtungsbohrung 14 nach
außen
erstreckt, am nächsten
ist, und weist die Auslaßöffnung 15 auf. Das
Druckentlastungsventil 20 besitzt einen generell hohlen
zylindrischen Ventilkörper 22.
Im Ventilkörper 22 sind
ein Ventilelement 24 und ein Stapel von Tellerfedern 26,
die das Ventilelement 24 in die geschlossene Position gegen
den Ventilsitz 28 vorspannen, angeordnet. Bei dieser ersten
Ausführungsform ist
das Ventilelement 24 als konische Metallscheibe ausgebildet.
Der Ventilkörper 28 hat
die Form eines flachen Ringes mit einer zenralen Öffnung 29.
Wenn der Druck in der Strömungsmittelkammer 18 ein
spezielles Maximum übersteigt,
das typischerweise in der Größenordnung
von 200–300
Pfund/Zoll2 (13,8–21,1 bar) liegt, wird das
Ventilelement 24 vom Sitz abgehoben. Öl fließt dann aus der Strömungsmittelkammer
durch das Entlastungsventil 20 durch die untere Öffnung 23 im
Ventilkörper
und am Ventilsitz 28 vorbei. Ein Ölkanal 25 im oberen
Abschnitt des Ventilkörpers
ermöglicht,
daß das Öl das Entlastungsventil
verlassen kann, und führt
das Öl
zur Auslaßscheibe 30.
-
Die
Auslaßscheibe 30 ist
am oberen Ende des Entlastungsventils 20 benachbart zum
oberen Ende 17 des Kolbens 16 und in Kontakt hiermit
angeordnet. Der Außendurchmesser
der Auslaßscheibe 30 ist
so dimensioniert, daß er
eine abgedichtete Passung mit dem Innendurchmesser der Innenseite des
Kolbens bildet, um einen signifikanten oder ungesteuerten Ver lust
an Strömungsmittel
zwischen der Innenwand des Kolbens und der Außenseite der Auslaßscheibe
zu verhindern. Die Auslaßscheibe wird
durch die Passung mit der Innenseite des Kolbens an Ort und Stelle
gehalten. Der Druck von der Feder 19 hält das Entlastungsventil in
Kontakt mit dem Boden der Auslaßscheibe
und preßt
die Auslaßscheibe
gegen die obere Innenbohrung des Kolbens.
-
Der
Druckentlastungsventilkörper 20 ist
im Boden der Auslaßscheibe 30 gelagert
und wird von einem kreisförmigen
Seitenwandabschnitt 32, der von der Auslaßscheibe 30 herabhängt, an
Ort und Stelle gehalten. Öl,
das den Ölaustrittskanal 25 des Ventilkörpers verläßt, wird
auf die erste spiralförmige Nut 34 gerichtet,
die als in der Bodenfläche
der Auslaßscheibe
ausgebildete gewundene Bahn bezeichnet wird. Das Öl folgt
der Nut 34, die sich spiralförmig nach innen erstreckt,
und verläßt eine
zentrale Bohrung 38 der Auslaßscheibe. Das Öl von der
zentralen Bohrung 38 der Auslaßscheibe kann die Spannvorrichtung
frei über
die Auslaßöffnung 15 des
Kolbens verlassen. Die gewundene Auslaßbahn 34 beaufschlagt
das hindurchfließende Öl mit einem
vorgegebenen Widerstand und verhindert auf diese Weise einen raschen
oder ungesteuerten Druckverlust und Zusammenbruch der Spannvorrichtung.
-
Zusätzlich zu
der Auslaßbahn 34,
die die Strömungsmittelabgabe
vom Durckentlastungsventil 20 steuert, besitzt die Auslaßscheibe 30 eine
zweite Nut oder Auslaßbahn 36 zum
Steuern der herkömmlichen
Strömungsmittelabführung von
der Strömungsmittelkammer 18.
Strömungsmittel
und Luft in der Strömungsmittelkammer 18 können die
Spannvorrichtung 10 durch Umgehen des Druckentlastungsventils 20 verlassen,
indem sie durch die im Seitenwandabschnitt 32 der Auslaßscheibe 30 ausgebildete
Nut 39 dringen. Die Nut 39 verbindet die Strömungsmittelkammer 18 und
die zweite gewundene Bahn 36, die in der Deckfläche der
Auslaßscheibe angeordnet
ist. Öl
fließt
durch die Nut 39 und die zweite Auslaßbahn 36 und verläßt die Auslaßscheibe 30 über die
Auslaßscheibenbohrung 38.
-
Wie
in 2 gezeigt, besitzt das Druckentlastungsventil 120 einer
anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen generell zylindrischen hohlen Ventilkörper 122.
Innerhalb des Ventilkörpers
befindet sich eine Vielzahl von gestapelten Tellerfedern 126,
die eine Kugel 124 gegen einen Ventilsitz 128 vorspannen.
Diese Ausführungsform funktioniert
in entsprechender Weise wie die in 1 gezeigte
Ausführungsform.
Das kugelförmige
Ventilelement 126 besitzt jedoch eine größere Masse
und hat somit eine langsamere Ansprechzeit und eine niedrigere natürliche Frequenz
als eine dünne
Metallscheibe oder sogar eine hohle Metallkugel. Die exakte Konfiguration
hängt vom
dynamischen Ansprechverhalten ab, das für die beabsichtigte Funktion
vorgesehen ist. Das Ventilelement kann aus irgendeinem geeigneten
Metall, einer Keramik oder einem Kunststoff, wie Polyamid, konstruiert
sein.
-
3 zeigt
symbolisch die Zweiwegefunktion der vorliegenden Erfindung. Strömungsmittel
von einer Quelle 50 unter Druck stehenden Öls dringt
in die Strömungsmittelkammer
durch das Rückschlagventil 40 ein.
Das Abführen
von Öl
während
eines Druckentlastungszustandes wird erreicht, wenn das Strömungsmittel
das Druckentlastungsventil öffnet und
dieses passiert und durch die erste gewundene Auslaßbahn 134 sowie
die Abführung 115 austritt. Die
herkömmliche
Abführung
von mitgeführter
Luft und etwas Strömungsmittel
wird über
die zweite Route durch die zweite gewundenen Bahn 136 und
die Abführung 115 erreicht.
-
Wie
in 4 gezeigt, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Ventilsitz 228 in einer Nut 262 angeordnet,
die im Inneren des Ventilkörpers 222 ausgebildet
ist. Der Ventilsitz 228 wird von einem flachen Sicherungsring 260 an
Ort und Stelle gehalten, der in einer separaten unteren Nut 264
im Ventilkörper 222 angeordnet
ist. Ein Kanal oder eine Vielzahl von Kanälen (in 7 gezeigt),
die durch die Oberseite des Ventilkörpers 222 ausgebildet
sind, ermöglichen,
daß Öl das Druckentlastungsventil
verlassen kann.
-
Die
Auslaßscheibe
(die ebenfalls in den 5 und 6 in perspektivischen
Drauf- und Unteransichten gezeigt ist) befindet sich oberhalb des Entlastungsventilkörpers 222 benachbart
zum oberen Ende des Ventilkörpers 222 und
in Kontakt damit. Eine sich nach unten erstreckende Seitenwand oder ein
Mantelabschnitt 232 der Auslaßscheibe 230 nimmt
den oberen Abschnitt des Ventilkörpers 222 auf.
Eine Nut 239, die in der Seitenwand oder dem Mantelabschnitt 232 der
Auslaßscheibe
ausgebildet ist, ermöglicht,
daß Strömungsmittel
von der Strömungsmittelkammer
das Entlastungsventil umgehen kann. Das Strömungsmittel bewegt sich durch
die Seitenwand 239 in der Auslaßscheibe und wird zu einer
zweiten gewundenen Auslaßbahn 236 in
der Form einer sich spiralförmig
nach innen erstreckenden Nut in der Deckfläche der Auslaßscheibe
geführt. Eine
zentrale Bohrung 238 führt
das Strömungsmittel von
der zweiten Auslaßbahn 236 zur
Abführung,
die im oberen Ende des Kolbens ausgebildet ist. Das Strömungsmittel
verläßt die Spannvorrichtung
durch die Abführung.
-
Die 5 und 6 zeigen
die Auslaßscheibe
in größeren Einzelheiten.
Die zweite Auslaßbahn 236 ist
deutlich in 5 auf der Oberseite der Auslaßscheibe 230 gezeigt.
Die zweite Auslaßbahn 236 führt Öl von der
Seitenwandnut 239 am Rand der Auslaßscheibe zur zentralen Bohrung 238 der
Auslaßscheibe. 6 zeigt
die auf der Unterseite der Auslaßscheibe 230 ausgebildete
erste Auslaßbahn 234.
Die erste Auslaßbahn 234 führt Öl vom Druckentlastungsventil
zur zentralen Bohrung 238 der Auslaßscheibe. Öl in der zentralen Bohrung 238 wird
von der Spannvorrichtung durch die Abführung abgeführt.
-
7 ist
eine auseinandergezogene Darstellung des Druckentlastungsventils
und der Auslaßscheibe,
die in 4 gezeigt sind. Das Druckentlastungsventil besitzt
einen generell zylindrischen Körper 222.
Ein Stapel von Tellerfedern 226 spannt ein kugelförmiges Ventilelement 224 gegen
einen scheibenförmigen
Ventilsitz 228 vor. Ein Sicherungsring 260 hält den Ventilsitz
im Ventilkörper.
Austrittskanäle 225a, 225b, 225c,
die am oberen Ende des Körpers
ausgebildet sind, ermöglichen,
daß Strömungsmittel
das Entlastungsventil verlassen kann. Eine Auslaßscheibe 230 ist über das
obere Ende des Ventilkörpers 222 gepaßt. Eine
erste Auslaßbahn
(nicht gezeigt), die in der Unterseite der Auslaßscheibe 230 ausgebildet
ist, steuert die Abgabe von Strömungsmittel
aus den Austrittskanälen 225a, 225b, 225c und gibt
das Strömungsmittel
an die zentrale Bohrung 238 ab.
-
Eine
in der Seitenwand ausgebildete Nut 239 steht in Verbindung
mit der zweiten gewundenen Auslaßbahn 236, die auf
der Deckfläche
der Auslaßscheibe
ausgebildet ist. Eine Bohrung 238 ist in der Mitte der
Auslaßscheibe 230 in
Verbindung mit beiden Auslaßbahnen
ausgebildet und ermöglicht
eine Abführung
von Strömungsmittel
von der Spannvorrichtung.