EP1366312A1 - Kettenspanner - Google Patents

Kettenspanner

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Publication number
EP1366312A1
EP1366312A1 EP02702348A EP02702348A EP1366312A1 EP 1366312 A1 EP1366312 A1 EP 1366312A1 EP 02702348 A EP02702348 A EP 02702348A EP 02702348 A EP02702348 A EP 02702348A EP 1366312 A1 EP1366312 A1 EP 1366312A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure chamber
tensioning
chain tensioner
receptacle
rolling element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02702348A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Ullein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INA Schaeffler KG filed Critical INA Schaeffler KG
Publication of EP1366312A1 publication Critical patent/EP1366312A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes or chains 
    • F16H7/0848—Means for varying tension of belts, ropes or chains  with means for impeding reverse motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes or chains 
    • F16H2007/0802—Actuators for final output members
    • F16H2007/0812—Fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes or chains 
    • F16H7/0848—Means for varying tension of belts, ropes or chains  with means for impeding reverse motion
    • F16H2007/0859—Check valves

Definitions

  • the present invention relates to chain tensioners, in particular for tensioning a chain in the chain drive of an internal combustion engine.
  • a chain tensioner has become known, the housing of which, together with a tensioning piston displaceably arranged therein, delimits a pressure space, a roller body being arranged in a receptacle of the tensioning piston.
  • the tensioning piston presses with the rolling element against a tensioning rail provided for contact with the chain.
  • the receptacle communicates with the pressure chamber via a connection opening.
  • the tensioning piston is spring-loaded against the tensioning rail. Inward movements of the piston are usually dampened by leakage gap damping.
  • the pressure chamber communicates with a leakage gap, the sinking piston displacing hydraulic fluid from the pressure chamber through the leakage gap.
  • the rolling element is formed here by a ball that can roll on the tensioning rail.
  • the sequences of movements of the tensioning piston and tensioning rail are such that relative displacements take place at the point of contact between the tensioning piston and tensioning rail.
  • the ball takes on the task of ensuring a relative friction-free shift, so that the chain tensioner can work properly and reliably.
  • a throttle element is arranged in the pressure chamber, which is effectively arranged between the connection opening mentioned at the beginning and the pressure chamber. Hydraulic fluid from the pressure chamber consequently gets into the receptacle under considerable pressure drop, that is to say almost without pressure, in order to lubricate the ball.
  • the ball is therefore on the one hand in contact with the tensioning rail and on the other hand in contact with the tensioning piston.
  • the object of the present invention is therefore to provide a chain tensioner according to the features of the preamble of claim 1, which works perfectly with relative displacements between the tensioning rail and tensioning piston.
  • this object is achieved in that a hydrostatic pressure pad connected to the pressure chamber via the connection opening is formed in the receptacle for the hydrostatic mounting of the rolling element.
  • this chain tensioner according to the invention it is ensured that the ball can rotate properly, even under high-frequency movements, because in contrast to the known solution, the ball rests on its side facing the tensioning piston on a hydrostatic pressure cushion, so that - provided that the friction between rigid Bodies is affected - essentially a rolling friction takes place between the ball and the tensioning rail.
  • the rolling element is preferably formed by a ball, because balls are inexpensive to produce and can be freely rotated about all spatial axes. Furthermore, a ball enables a simple design of the receptacle and the hydrostatic pressure pad. However, it is also conceivable to provide, for example, a cylindrical rolling element instead of a ball.
  • the hydrostatic bearing of the rolling element is achieved in that the rolling element with the pressure that is also in the high-pressure space of the chain tensioner is present, is applied.
  • the pressure fluid passes through the connection opening into the receptacle almost without pressure drop, so that there is also an at least approximately as high pressure as in the pressure chamber.
  • a leakage gap can be formed between the rolling element and the wall delimiting the receptacle.
  • the hydraulic oil under high pressure then flows out very slowly through this leakage gap.
  • the pressure in the high-pressure chamber of the chain tensioner also acts on the rolling element.
  • a large part of the load introduced is supported on the rolling elements by the hydrostatic pressure almost without friction. This ensures that the ball rotates properly due to the higher friction on the contact surface to the tensioning rail with relative rotation between the tensioning rail and the tensioning piston.
  • the chain chain according to the invention Spanner has a two-part housing, which is formed from an inner housing part 1 and an outer housing part 2.
  • a tensioning piston 3 is accommodated in a longitudinally displaceable manner in the housing.
  • a check valve 4 is arranged in the inner housing part 1.
  • the engine oil can be drawn into the pressure chamber 5 via a reservoir 6 through the opened check valve 4.
  • the check valve 4 closes when the pressure in the pressure chamber 5 increases.
  • the check valve 4 and a strong helical compression spring 7 are arranged between two retaining rings 8, 9.
  • the strong helical compression spring 7 is supported on the one hand by a washer 10 on the locking ring 9 and on the other hand engages on the check valve 4 and springs this against the locking ring 8.
  • Pressure chamber 5 take place.
  • the pressure force acting on the check valve 4 is greater than the pressure force of the helical compression spring 7, so that the check valve 4 is axially displaced in the direction of the disk 10. Under the now occurring enlargement of the pressure chamber 5, the undesirably high pressure in the pressure chamber 5 is quickly reduced.
  • a helical compression spring 11 supported on the one hand on the inner housing part 1 - or here the check valve 4 - and on the other hand engaging the tensioning piston 3, springs the tensioning piston 3 against the tensioning rail, not shown here.
  • the tensioning piston 3 On its side facing the tensioning rail, which is not shown, the tensioning piston 3 carries in a receptacle 12 a ball 13 which is captively received in the receptacle 12. A connection opening 14 connects the receptacle 12 to the pressure chamber 5. An annular leakage gap 16 is formed between the wall 15 of the receptacle 12 and the ball 13. During the Operation of the chain tensioner according to the invention retracts the tensioning piston 3, as a result of which the pressure in the pressure chamber 5 increases. The pressurized engine oil passes from the pressure chamber 5 almost without pressure drop through the connection opening 14 into the receptacle 12 and is displaced from there via the leakage gap 16 into the environment. A hydrostatic pressure pad 17 is formed in the space remaining between the wall 15 and the ball 13.
  • the ball 13 is supported on this hydrostatic pressure pad 17 so that it can rotate almost without friction.
  • this hydrostatic pressure pad 17 In the contact point between the ball 13 and the tensioning rail, not shown, there are relative displacements during operation, the smoothly and perfectly rotatable ball 13 rolling on the tensioning rail, so that no undesirable wear occurs on the tensioning rail in the contact zone.

Landscapes

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Abstract

Ein Kettenspanner weist ein Gehäuse (1, 2) und einen darin verschieblich angeordneten Spannkolben (3) auf, die gemeinsam einen Druckraum (5) begrenzen. In einer Aufnahme (12) des Spannkolbens (3) ist ein Wälzkörper (13) angeordnet. Die Aufnahme 12 kommuniziert über eine Verbindungsöffnung (14) mit dem Druckraum (5). Der Spannkolben (3) ist mit seinem Wälzkörper (13) gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene andrückbar. Zur hydrostatischen Lagerung des Wälzkörpers (13) ist in der Aufnahme (12) ein hydrostatisches Druckkissen (17) ausgebildet, das über die Verbindungsöffnung (14) an den Druckraum (5) angeschlossen ist.

Description

Kettenspanner
Die vorliegende Erfindung betrifft Kettenspanner, insbesondere zum Spannen einer Kette im Kettentrieb einer Brennkraftmaschine.
Aus DE 199 02 108 A1 beispielsweise ist ein Kettenspanner bekannt geworden, dessen Gehäuse zusammen mit einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben einen Druckraum begrenzt, wobei in einer Aufnahme des Spannkolbens ein Walzkorper angeordnet ist. Der Spannkolben drückt mit dem Wälzkörper gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene. Die Aufnahme kommuniziert über eine Verbindungsöffnung mit dem Druckraum. In bekannter Weise wird der Spannkolben unter Federkraft gegen die Spannschiene angefedert. Einwärtsbewegungen des Kolbens werden üblicherweise durch eine Leckspaltdämpfung gedämpft. Zu diesem Zweck kommu- niziert der Druckraum mit einem Leckspalt, wobei der einsinkende Kolben Druckflüssigkeit aus dem Druckraum durch den Leckspalt hindurch verdrängt. Der Wälzkörper ist hier durch eine Kugel gebildet, die an der Spannschiene abrollen kann. Die Bewegungsabläufe von Spannkolben und Spannschiene sind derart, daß im Berührungspunkt zwischen Spannkolben und Spannschie- ne Relativverschiebungen stattfinden. Die Kugel übernimmt hierbei die Aufgabe, eine möglichst reibungsfreie Relativverschiebung zu gewährleisten, damit der Kettenspanner einwandfrei und zuverlässig arbeiten kann. Bei dem bekannten Kettenspanner ist im Druckraum ein Drosselelement angeordnet, das zwischen der eingangs genannten Verbindungsöffnung und dem Druckraum wirksam angeordnet ist. Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum gelangt demzufolge unter erheblichen Druckabfall, also nahezu drucklos in die Aufnahme, um die Kugel zu schmieren. Die Kugel ist demzufolge einerseits in Kontakt mit der Spannschiene und andererseits in Kontakt mit dem Spannkolben. Aufgrund der Reibungsverhältnisse zwischen Kugel und Schiene einerseits und Kugel und Spannkolben andererseits, ist nicht einwandfrei gewährleistet, daß sich die Kugel bei einer Relativverschiebung im Kontaktpunkt zwischen Spannkolben und Spannschiene dreht. Bleibt jedoch die Kugel stehen, besteht aufgrund der hochfrequenten oszillierenden Bewegungen zwischen Spannschiene und Spannkolben die Gefahr eines unerwünschten Verschleißes in der Kontaktzone, der bis zum Ausfall des Systems führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kettenspanner nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der bei Relativverschiebungen zwischen Spannschiene und Spannkolben einwandfrei arbeitet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur hydrostati- sehen Lagerung des Wälzkörpers in der Aufnahme ein über die Verbindungsöffnung an den Druckraum angeschlossenes hydrostatisches Druckkissen ausgebildet ist. Bei diesem erfindungsgemäßen Kettenspanner ist gewährleistet, daß die Kugel einwandfrei, selbst unter hochfrequenten Bewegungsabläufen, drehen kann, denn im Gegensatz zu der bekannten Lösung, ruht die Kugel an ihrer dem Spannkolben zugewandten Seite auf einem hydrostatischen Druckkissen, so daß - sofern die Reibung zwischen starren Körpern betroffen ist - im wesentlichen eine Rollreibung zwischen der Kugel und der Spannschiene stattfindet. Selbst bei hochfrequenten oszillierenden Relativverschiebungen im Kontaktpunkt zwischen Spannschiene und Spannkolben ist sichergestellt, daß der Wälzkörper einwandfrei dreht. Vorzugsweise ist der Wälzkörper durch eine Kugel gebildet, denn Kugeln sind preiswert herzustellen und sind um alle Raumachsen frei drehbar. Weiterhin ermöglicht eine Kugel eine einfache Ausgestaltung der Aufnahme und des hydrostatischen Druckkissens. Es ist aber auch denkbar, anstelle einer Kugel beispielsweise einen zy- linderförmigen Wälzkörper vorzusehen.
Die hydrostatische Lagerung des Wälzkörpers wird dadurch erreicht, dass der Wälzkörper mit dem Druck, der auch im Hochdruckraum des Kettenspanners anliegt, beaufschlagt wird. Die Druckflüssigkeit gelangt durch die Verbindungsöffnung nahezu ohne Druckabfall über die Verbindungsöffnung in die Aufnahme, so daß sich dort ebenfalls ein wenigstens annähernd so hoher Druck wie im Druckraum einstellt.
Zwischen dem Wälzkörper und der die Aufnahme begrenzende Wandung kann ein Leckspalt ausgebildet sein. Das unter hohem Druck stehende Hydrauliköl strömt dann durch diesen Leckspalt nur sehr langsam aus. Jedenfalls ist gewährleistet, daß der Druck im Hochdruckraum des Kettenspanners auch auf den Wälzkörper einwirkt. Somit wird ein Großteil der eingeleiteten Last auf den Wälzkörper durch den hydrostatischen Druck nahezu reibungsfrei abgestützt. Somit ist gewährleistet, daß die Kugel aufgrund der höheren Reibung an der Kontaktfläche zur Spannschiene bei Relativdrehung zwischen Spannschiene und Spannkolben einwandfrei dreht.
Eingangs wurde erwähnt, daß bekannte Kettenspanner häufig mit einer Leckspaltdämpfung ausgerüstet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Kettenspanner kann in bekannter Weise eine derartige Leckspaltdämpfung an dessen von der Spannschiene abgewandten Ende vorgesehen sein. In diesem Fall weist der erfindungsgemäße Kettenspanner mindestens zwei Leckspalte auf. Wenn der Kettenspanner mit nach oben gewandtem Spannkolben eingebaut werden soll, können unerwünschte Gaseinschlüsse bzw. Gaspolster durch den zwischen dem Wälzkörper und der Wandung der Aufnahme ausgebildeten Leckspalt verdrängt werden. Das bedeutet, daß beispielsweise Gaspolster aus dem Druckraum des Kettenspanners über die Verbindungsöffnung in die Aufnahme und von dort über den Leckspalt in die Umgebung verdrängt werden. Bei entgegengerichteter Einbaulage, also wenn der Spannkolben nach unten ausgerichtet ist, können derartige unerwünschte Gaspolster durch den anderen, bekannten Leckspalt verdrängt werden. In anderen Worten: Der erfindungsge- mäße Kettenspanner kann lageunabhängig eingebaut werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Der erfindungsgemäße Ketten- Spanner weist ein zweiteiliges Gehäuse auf, das aus einem inneren Gehäuseteil 1 und einem äußeren Gehäuseteil 2 gebildet ist. In dem Gehäuse ist ein Spannkolben 3 längsverschieblich aufgenommen.
In dem inneren Gehäuseteil 1 ist ein Rückschlagventil 4 angeordnet. Der Spannkolben 3 begrenzt gemeinsam mit dem Gehäuse, und mit dem Rückschlagventil 4, einen Druckraum 5, der während des Betriebs des Kettenspanners mit Motoröl gefüllt ist. Das Motoröl kann über ein Reservoir 6 durch das geöffnete Rückschlagventil 4 in den Druckraum 5 angesaugt werden. Unter Druckerhöhung im Druckraum 5 sperrt das Rückschlagventil 4.
Das Rückschlagventil 4 und eine starke Schraubendruckfeder 7 sind zwischen zwei Sicherungsringen 8, 9 angeordnet. Die starke Schraubendruckfeder 7 ist einerseits über eine Scheibe 10 an dem Sicherungsring 9 abgestützt und greift andererseits an dem Rückschlagventil 4 an und federt dieses gegen den Sicherungsring 8. Infolge eines harten Kettenschlags kann bei der einsetzenden Einwärtsbewegung des Spannkolbens 3 ein sehr schneller und starker Druckanstieg im Druckraum 5 erfolgen. In diesem Fall ist die an dem Rückschlagventil 4 angreifende Druckkraft größer als die Druckkraft der Schraubendruck- feder 7, so daß das Rückschlagventil 4 in Richtung auf die Scheibe 10 axial verlagert wird. Unter der sich nun einstellenden Vergrößerung des Druckraums 5 wird rasch der unerwünscht hohe Druck im Druckraum 5 abgebaut.
Eine einerseits an dem inneren Gehäuseteil 1 - bzw. hier dem Rückschlagven- til 4 - abgestützte und andererseits an dem Spannkolben 3 angreifende Schraubendruckfeder 11 federt den Spannkolben 3 gegen die hier nicht dargestellte Spannschiene an.
An seiner der nicht dargestellten Spannschiene zugewandten Seite trägt der Spannkolben 3 in einer Aufnahme 12 eine Kugel 13, die verliersicher in der Aufnahme 12 aufgenommen ist. Eine Verbindungsöffnung 14 verbindet die Aufnahme 12 mit dem Druckraum 5. Zwischen der Wandung 15 der Aufnahme 12 und der Kugel 13 ist eine ringförmiger Leckspalt 16 gebildet. Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Kettenspanners fährt der Spannkolben 3 ein, wodurch sich der Druck im Druckraum 5 erhöht. Das unter Druck stehende Motoröl gelangt aus den Druckraum 5 nahezu ohne Druckabfall über die Verbindungsöffnung 14 in die Aufnahme 12 und wird von dort über den Leckspalt 16 in die Umgebung hin verdrängt. In dem zwischen der Wandung 15 und der Kugel 13 verbleibenden Raum ist ein hydrostatisches Druckkissen 17 gebildet. Die Kugel 13 ist auf diesem hydrostatischen Druckkissen 17 nahezu reibungsfrei drehbar abgestützt. Im Kontaktpunkt zwischen der Kugel 13 und der nicht dargestellten Spannschiene kommt es während des Betriebs zu Relativver- Schiebungen, wobei die leichtgängig und einwandfrei drehbare Kugel 13 an der Spannschiene abwälzt, so daß sich kein unerwünschter Verschleiß an der Spannschiene in der Kontaktzone einstellt.
Bezugszeichen
Inneres Gehäuseteil
Äußeres Gehäuseteil
Spannkolben
Rückschlagventil
Druckraum
Reservoir
Schraubendruckfeder
Sicherungsring
Sicherungsring
Scheibe
Schraubendruckfeder
Aufnahme
Kugel
Verbindungsöffnung
Wandung
Leckspalt
Hydrostatisches Druckkissen

Claims

Patentansprüche
1. Kettenspanner, mit einem Gehäuse (1 , 2), das zusammen mit einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben (3) einen Druckraum (5) begrenzt, mit einem in einer Aufnahme (12) des Spannkolbens (3) angeordneten Wälzkörper (13), wobei die Aufnahme (12) über eine Verbindungsöffnung (14) mit dem Druckraum (5) kommuniziert, und wobei der Spannkolben (3) mit seinem Wälzkörper (13) gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur hydrostatischen Lagerung des Wälzkörpers (13) in der Aufnahme (12) ein über die Verbindungsöffnung (14) an den Druckraum (5) angeschlossenes hydrostatisches Druckkissen (17) ausgebildet ist.
2. Kettenspanner nach Anspruch 1 , bei dem zwischen dem Wälzkörper (13) und der die Aufnahme (12) begrenzende Wandung (15) ein Leckspalt (16) ausgebildet ist.
3. Kettenspanner nach Anspruch 1 , bei der die Wandung (15) kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Wälzkörper durch eine Kugel (13) gebildet ist.
4. Kettenspanner nach Anspruch 2, dessen Einbaulage derart ist, daß Gaseinschlüsse im Druckraum (5), in der Verbindungsöffnung (14) oder in dem hydrostatischen Kissen (17) über den Leckspalt (17) verdrängbar sind.
EP02702348A 2001-03-09 2002-02-06 Kettenspanner Withdrawn EP1366312A1 (de)

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DE2001111658 DE10111658B4 (de) 2001-03-09 2001-03-09 Kettenspanner
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