DE8903728U1

DE8903728U1 - Spannelement für eine Riemen- oder Kettenspanneinrichtung

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Publication number: DE8903728U1
Application number: DE8903728U
Authority: DE
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1989-03-25
Filing date: 1989-03-25
Publication date: 1989-06-01

Description

453/89
22.03.1989

Spannelewent fur eine Riemen- oder Kettenspareinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gedämpftes Spannelement für eine Riemen- oder Kettenspanneinrichtung entsprechend den. Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Verwendung bekannter Spannelemente für einrichtüngen muß ,der Verschiebeweg des Kolbens so bemessen sein, daß er die Einhautolsranzen kompensieren und im eingebauten Zustand Ls'ngenänduxunger* des Zahnriemens aufnehmen kann. Der hierfür erforderliche Kolbcnweg kann beispielsweise 6 mm oder mehr betragen. Derartige Spannvorrichtungen sind normalerweise im Lostrum des Zahnriementiiefe" angeordnet. Wenn nun ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, die einen Nockenwellenantrieb t/it feiner Spannvorrichtung der genannten Art enthält, an einer Steigung mit eingelegtem Vorwärtsgang abgestellt wird, so ist die auf das Fahrzeug wirkende Schwerkraft bestrebt, die Kurbelwelle entgegen der normalen Drehrichtung zu drehen, womit das Lostrum des Zahnriemens zum Arbei'u&trum wird, was zur Folge hat, daß auf das Spannelement eine Kraft ausgeübt wird, die bestrebt ist, den Kolben entgegen der Kraft der Feder zurückzudrücken. Wenn diese Kraft die Federkraft übersteigt, kann der Kolben wegen der in der Hydraulikkammer eingeschlossenen Flüssigkeit zunächst nicht zurückgedrückt werden. Durch die Undichtigkeiten im System, insbesondere über den Spalt zwischen Kolben und Zylinder, kann jedoch allmählich ein Entweichen von Flüssigkeit aus der Hydraulikkammer eintreten, so daß der Kolben über seinen ganzen Weg zurückgedrückt wird. Wenn nun die Brennkraftmaschine gestartet wird, so kann ein überpringen des Zahnriemens um einen oder mehrere Zähne am Nockenwellenräd eintreten, wodurch die Steuerzeiten verändert werden und eine Beschädigung oder Zerstörung der Brennkraftmaschine erfolgen kann.

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Die vorstehend geschilderten Probleme werden bei dem Spannelement gemäß OE-GM 88 04 668 dadurch gelöst, daß eine zweite Feder zwischen dem Gehäuse und dem Zylinder vorgesehen ist, die bestrebt ist, den Zylinder in Richtung auf die erste Befestingngsstelle zu verschieben, und daß ein Gesperre zwischen dem Zylinder and dem Gehäuse ein Zurückschieben des Zylinders gegen die Wirkung der zweiten Feder verhindert. Das Gesperre ist dabei von zwei über eine Wendelfläche aneinander anliegenden Ringen gebildet, die zwischen der Bodenfläche des Zylinders und dem Boden den Gehäuses angeordnet sind und durch eine Torsionsfeder derart relativ zueinander verdreht werdet, können, daß sich ihre axiale Gesamterstreckung vergrößert, wodurch der Zylinder nachgestellt und dessen Einwärtsbewegung blockiert wird. Der Aufbau dieses bekannten Spannelementes ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannelement der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das sich durch einen einfacheren Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird das Gesperre von dem zylindrischen Bauteil und der kippbaren blatte gebildet. Diese Platte behindert die Auswärtsbewegung des Zylinders unter der Wirkung der zweiten Feder nicht. Wird jedoch der Zylinder nach innen bewegt, so klemmt die Platte das zylindrische Bauteil und damit den Zylinder fest.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sicli aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnehme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 einen Nockenwellenantrieb mit einem Spennelement in echematischer Darstellung, und

Figur 2 des Spannelement von Figur 1, das in der linken Hälfte im eingefahrenen Zustand und in der rechten Hälfte im ausgefahrenen Zustand dargestellt ist.

Eine schematische Darstellung eines Nockenwellenantriebes mit einem Spannelement mit hydraulischer Dämpfung gemäß Figur 2 ist in Figur 1 dargestellt. Hierbei ist mit K die auf der Kurbelwelle sitzende Zahnriemenscheibe, mit N die auf der Nockenwelle sitzende Zahnriemenscheibe, mit R die beispielsweise auf der Wasserpumpenwelle sitzende Riemenscheibe, mit S die auf einem schwenkbaren Arm A sitzende Spannriemsnscheibe und mit E das Spannelement bezeichnet.

Im normalen Betrieb drehen sich die Scheiben K, N, R in Richtung der Pfeile, wobei der Zahnriemen Z in Richtung des Pfeiles B bewegt wird. Wenn die Kurbelwelle entgegen ihrer normalen Drehriehtüng gedreht wird, was beispielsweise dann eintreten kann, wenn es sich um eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine handelt und das Fahrzeug an einer Steigung mit eingelegtem Vorwärtsgang (oder an einem Gefälle mit eingelegtem Rückwärtsgang) abgestellt ist, so wird das vorherige Lostrum Z' des Zahnriemens Z zum Arbeitstrum und der Zahnriemen Z nimmt die (übertrieben dargestellte) gestrichelt eingezeichnete Lage ein. Dabei wird die Spannrolle S zurückgedrückt, de der Hydraulikteil in Spennelement E aufgrund der unvermeidlichen Leckagen mit der Zeit nachgibt. Wenn nun die Brennkraftmaschine gestartet, also die Zahnriemenscheibe K wieder im Uhrzeigersinn gedreht wird, so kann es durch den plötzlichen Abbau der Spannung im Zahnriementrum Z' vorkommen, daß der Zahnriemen Z an der Nockenwellenscheibe N einen Zahn überspringt, wenn das Spannelement E eine entsprechend große Einwärtsbewegung der Spannrolle S zuläßt.

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Diese Einlaßbewegung wird bei dem vorgeschlagenen Spannelement auf einen Wert verringert, bei dem ein derartiges überspringen nicht möglich ist.

Es sei nun auf Figur 2 bezuggenommen, in der das Spannelement E von Figur 1 im einzelnen dargestellt ist. Das Spannelement weist zwei Befestigungestellen 1 und 2 zur Anbringung einerseits am Spannrollenträger und andererseits an einem ortsfesten Widerlager auf. Die Befestigungsstelle 1 ist über einen Schaft 3 mit einem Kolben 4 verbunden, der in einer Bohrung 5 eines Zylinders 6 verschiebbar ist. Der Zylinder 6 ist seinerseits verschiebbar im Innenraum 7 eines zylindrischen Gehäuses 8 angeordnet, dessen Boden 9 mit der zweiten Befestigungsstelle 2 verbunden ist. Eine Feder 10, die bestrebt ist, den Kolben 4 zusammen mit dem Schaft 3 und der Befestigungsstelle 1 in der Zeichnung nach oben zu drücken, stützt sich einerseits an einen Flansch 11 am Schaft 3 und andererseits an einem Federteller 12 ab, der auf der Stirnfläche 13 des Zylinders aufliegt und an dem auch die Stirnfläche 14 des Kolbens 4 zur Anlage kommen kann. Der Kolben 4 begrenzt im Zylinder 6 «ine Hydraulikkammer 15, die über ein federbelastetes Rückschlagventil 16 mit dem Gehäuseinnenraum 7 in Verbindung steht, der eine Ölvorratskammer bildet. Bei-einer Volumenvergrößerung des Hydrauliköls durch Erwärmung kann Hydrauliköl durch Bohrungen 17 in einen das obere Ende des Gehäuses 8 abschließenden Balg 18 überströmen.

Auf den Zylinder 6 wirkt eine zweite Feder 19. Sie ist in einem Rohr 20 angeordnet und stützt sich einerseits über das Ende 21 des Rohres 20 am Boden 22 des Zylinders 6 und andererseits am Gehäuseboden 9 ab. Das Rohr 20 bewegt sich also zusammen mit dem Zylinder 6. In den GehSuseinnenraum 7 sind lose zwei Querwände 23 und 24 eingelegt, die Durchgangsbohrungen 25 und aufweisen, durch welche sich das Rohr 20 erstreckt, und die zwischen sich eine Platte 27 aufnehmen, die eine Durchgangsbohrung 28 aufweist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 20. Die Querwände 23 und 24 können auch einstückig sein.

Die Platte 27 kann um eine quer zur Längsachse des Rohres 20 verlaufende Achse 29 kippen, die durch die Anlage der Platte an der Schrägfläche 30 der Querwand 24 gebildet ist. Eine Feder ist besttebt, die Platte 27 in der dargestellten gekippten Lage zu halten, in welcher die diagonal gegenüberliegenden Kanten der Durchgangsbohrung 28 an die Außenfläche des Rohres 20 angedrückt werden. Die Feder 31 stützt sich dabei an der Stirnfläche der Querwand 23 ab. Die Querwände 23, 24 sind, wie erwähnt, lose in den Zylinderraum 7 eingelegt und werden durch die Feder 31 einerseits an einen im Gehäuse 8 festgelegten Sprengring 33 und andererseits an den Gehäuseboden 9 angedrückt. Die Platte läßt eine Auswärtsbewegung, d. h. eine Bewegung des Rohres 20 und des Kolbens 4 in der Zeichnung nach oben, zu, sperrt jedoch eine Einwärtsbewegung. Durch einen verschiebbar im Gehäuseboden 9 angeordneten Stift 34 kann die Platte 27 derart entgegen der Wirkung der Feder 31 gekippt werden, daß die Befestigungsstelle 1 mit dem Kolben 4, dem Zylinder 6 und dem Rohr 20 als Einheit in die in der linken Hälfte der Figur 1 dargestellte Lage gebracht werden kann. In diesem zusammengedrückten Zustand kann das Spannelement beim Einbau durch eine nicht gezeigte, lösbare Arretierung gehalten werden.

Der Zylinder 6 ist im Ausführungsbeispiel im Gehäuse 8 geführt und zum Durchtritt des Hydrauliköls mit Längsnuten 36 versehen oder mit einem Querschnitt in Form eines Quadrates mit abgerundeten Ecken ausgeführt, wodurch den Längsnuten 36 entsprechende Kanäle entstehen.

Das dargestellte Spannelement arbeitet wie folgt: Das Spannelement wird im zusammengedrückten Zustand mit seinen Befestigungsstellen 1, 2 einerseits an einem ortsfesten Widerlager und andererseits an einem Spannrollentragarm befestigt. Dann wird die Arretierung gelöst, wodurch die Feder 19 den Zylinder 6 und über die Feder 10 auch den Schaft 3 mit dem Kolben und der Befestigungsstelle 1 so weit in der Zeichnung nach oben drücken kann, bis die Spannrolle mit einer durch die Kraft der Feder 19 bestimmten Spannkraft an <em Zahnriemen anliegt.

Das Spannelement ist nun in seiner Arbeitsstellung. Wenn der Zehnriemen bestrebt ist, auf das Spannelement eine Kraft in Richtung des Pfeiles P in Figur 1 auszuüben, so wirkt didaer Kraft zunächst die Feder 10 entgegen. Wird die Feder 10 zusammengedrückt, so wird der Kolben 4 in die Zylinderbohrung 5 hinein' verschoben, wobei das in der Hydraulikkammer 15 enthaltene öl nur langsam entlang des Umfanges des Kolbens 4 aus der Kammer 15 entweichen und über das obere Ende des Zylinders 6 in den Gehäuseinnenraum 7 gelangen kann. Im Normalbetrieb wird der Kolben 4 innerhalb der Zylinderbohrung 5 schwimmen, während der Zylinder 6 durch die Feder 10 und die als Gesperre wirkende Platte 27 festgehalten ist. Die auf den Zylinder 6 wirkende Kraft der ersten Feder 10 ist dabei größer als die Kraft, welche die zweite Feder 19 auf den Zylinder 6 ausübt. Wenn die Kraft P verschwindet, kann die Feder 10 den Kolben 4 in der Zeichnung nach oben drücken, bis er am Federteller 12 anliegt. Dann ist die Wirkung der ersten Feder 10 auf den Zylinder 6 aufgehoben und die zweite Feder 19 ist nun in der Lage, den Zylinder 6 mit dem Kolben 4 und der ersten Befestigungsstelle 1 nach auswärts zu schieben, bis die gewünschte Spannkraft erreicht ist. Diese Nachstellbewegung wird von der Platte 27 zugelassen. Die Relativbewegung des Kolbens 4 zum Zylinder 6 liegt in der Größenordnung von einigen Millimetern. Wenn nun von dem Zahnriemen bei einem Zurückdrehen der Kurbelwelle, beispielsweiss durch Zurückrollen eines auf einer Steigung abgestellter Kraftfahrzeuges mit eingelegtem Vorwärtsgang, auf das Spannelement eine Kraft in Richtung des Pfeiles P ausgeübt wird, so kann der Kolben 4 auch nur um diesen Betrag von wenigen Millimetern zurückgedrückt werden, bis die Schulter 35 des Schaftes 3 am Federteller 12 aufliegt oder die Feder 10 auf Block gegangen ist. Ein weiteres Zurückschieben der aus der Befestigungsstelle 1, dem Schaft 3 und dem Kolben 4 bestehenden Einheit ist nicht möglich, da die dafür erforderliche Einwärtsbewegung des Zylinders durch die Sperrwirkung der Platte 27 blockiert ist.

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Dadurch wird vermieden, daß beim Starten der Brennkraftmaschine der Zahnriemen einen oder mehrere Zähne des Nockenwellenrades überspringt, auch wenn der Kolben durch das erwähnte Zurückrollen des Fahrzeuges in seine Endstellung relativ zum Zylinder 6 gedrückt wurde.

Das dargestellte Spannelement kann kostengünstig hergestellt werden, da im Prinzip nur der Hydraulikteil, also der Kolben und der Zylinder 6 einer Feinbearbeitung bedarf. Der Zusammenbau des Spannelements gestaltet sich relativ einfach, de die Teile 23, 27 und 24 nur in das Gehäuse 8 eingeschoben zu werden brauchen und in ihrer Lage durch den Sprengring 33 gehalten sind. Für die Durchgangsbohrungen 25 und 26 in den Querwänden 23 und 24 brauchen keine engen Toleranzen eingehalten zu werden.

Es sind verschiedene Abwandlungen des dargestellten Ausführungsbeispieles denkbar. So könnte das Rohr 20 mit dem Zylinder bzw. dessen Boden 22 einstückig sein. Dann könnte der Zylinder über das Rohr 20 in den Querwänden 23, 24 geführt sein. Die Feder 19 könnte dabei direkt zwischen Zylinder 6 und Gehäuse 8, beispielsweise unter Abstützung an dem Sprengring 33, vorgesehen

werden.

Claims

;■ t - -·■ Schutzansprüche

1. Hydraulisch gedämpftes Spannelement für eine Riemen- oder Kettsnspanneinrichtung, mit einer ersten Befestigungsstelle (1) zur Anbringung an einer Spannrolle oder einem Spannrollenträger und.einer zweiten Befestigungsstelie (2) zur Anbringung an einem ortsfesten Widerlager, mit

a) einem Gehäuse (8), das mit einer Befestigungsstelle (2) verbunden ist,

b) einem Zylinder (6), der in dem Gehäuse (8) längsverschiebbar ist,

c) einem Kellen (4), der mit der anderen Befestigungsstelle (1) verbunden und verschiebbar in der Zylinderbohrung (5) angeordnet ist und mit dem Zylinderboden (22) eine Hydraulikkammer (15) begrenzt, die durch ein Rückschlagventil (16) mit einer ülvorratskammer (7) in Verbindung steht,

d) einer ersten, zwischen dem Zylinder (6) und dem Kolben (4) wirksamen Feder (10) , die bestrebt ist, den Kolben (4) nach außen zu drücken,

e) einer zweiten Feder (19) zwischen dem Gehäuse (8) und dem Zylinder (6), die bestrebt ist, den Zylinder (6) in Richtung auf die andere Befestigungestelle (1) zu verschieben, und

f) einem Gesperre (27) zwischen dem Zylinder (6) und dem Gehäuse (8), das ein Zurückschieben des Zylinders (6) gegen die Wirkung der zweiten Feder (19) verhindert,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) ein eich mit dam Zylinder (6) bewegendes zylindrisches Bauteil (20) vorgesehen ist,

h) in dem Gehäuse (8) zwei beabstandete Querwände (23, 24) vorgesehen sind, die miteinander fluchtende, zentrale Durchgangsbohrungen (25, 26) aufweisen, durch welche das zylindrische Bauteil (20) geführt ist,

i) im Zwischenraum zwischen den Querwänden (23, 24) eine Platte (27) angeordnet ist, die eine Durchgangsbohrung (28) aufweist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der AuQendurchmesser des zylindrischen Bauteils (20) ur.d die um eine quer zur Längsachse des Bauteils und außerhalb demselben laufende Achse (29) kippbar ist., und

h) zwischen der Platte (27) und einer der Querwände eine dritte Feder (31) vorgesehen ist., die bestrebt ist, die Platte (27) i-:· einer schräg zur Längsachse des Bauteils (20) verlaufenden Stellung &tgr;&ngr; halten, in welcher die Kanten der Durchgangsbohrung (28) ir der Platte (27) das zylindrische Bauteil (20) gegen eine Verschiebung entgegen der Wirkung der zweiten Feder (IS)

2. Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Platte (27) zugewandte Fläche (30) einer Querwand (24) schräg zur Längsachse des zylindrischen Bauteils (20) verläuft und die Kippachse (29) der Platte (27) von ihrer Anlagestelle an dieser Fläche gebildet ist, und daß die dritte Feder (31) zwischen der Platte (27) und der dieser zugewandten Fläche (32) der anderen Querwand (23) angeordnet ist.

3. Spannelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) zylindrisch und an seinem der zweiten Befastigungsstelle (2) zugewandten Ende durch einen Boden (9) abgeschlossen ist, und daß die Querwände (23, 24) lose in den Gehäuseinnenraum (7) eingesetzt und durch die dritte ,Feder (31) auseinander und einerseits gegen den Gehäuseboden (9) und andererseits gegen einen im Gehäuse vorgesehenen Anschlag (33) gedrückt sind.

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4. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das zylindrische Bauteil (20) als Rohr ausgebildet ist, das die zweite Feder (19) aufnimmt und von dieser gegen den Zylinderboden (22) gedrückt ist.

5. Spanneiegnent nach einem der vorhcrg-henden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (34) zum Verschwenken der Platte (27) entgegen der Wirkung der dritten Feder (31).