WO2008101526A1 - Tensioning device with dynamic ventilation valve - Google Patents

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WO2008101526A1
WO2008101526A1 PCT/EP2007/009063 EP2007009063W WO2008101526A1 WO 2008101526 A1 WO2008101526 A1 WO 2008101526A1 EP 2007009063 W EP2007009063 W EP 2007009063W WO 2008101526 A1 WO2008101526 A1 WO 2008101526A1
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WO
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piston
clamping
valve
venting
clamping device
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Application number
PCT/EP2007/009063
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dag Heinrich
Klaus Sielaff
Original Assignee
Iwis Motorsysteme Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F16H2007/0859—Check valves

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic tensioning device for a flexible drive means having a housing and a guided in a piston bore of the housing clamping piston, wherein between the housing and the clamping piston a pressure chamber is formed, and with a venting device for venting the pressure chamber, wherein the venting device a bleed valve and a separate pressing means is provided, which is arranged for transmitting the clamping force to the drive means in the head region of the clamping piston.
  • tensioners are widely used in the art and are particularly used in internal combustion engines for timing chain drives and other gensets.
  • the housing forms together with a hollow cylindrical clamping piston in the piston bore of the housing a pressure chamber which is filled with a hydraulic medium and in which usually a compression spring is arranged to bias the clamping piston against the drive means.
  • a hydraulic medium In the pressure chamber flows through a check valve, a hydraulic medium, which is normally taken from a motor hydraulic circuit.
  • the hydraulic medium in the pressure chamber causes a damping of the retraction movement of the tensioning piston when the tension of the drive means changes.
  • the document DE 32 17 623 A1 describes a chain tensioner with a venting device that dampens the pressure peaks over a relaxation space and at the same time ensures the venting of the pressure chamber. This is done in a piston bore longitudinally guided guided hollow piston divided by a ball check valve in an existing on the underside of the hollow piston pressure chamber and arranged above the check valve expansion space.
  • the relaxation room is closed at the top by a throttle plug, via whose channels the ventilation of the relaxation space takes place.
  • the check valve opens, thereby preventing excessive pressure increase and allows venting the pressure chamber and the throttle channels venting the pressure chamber, but at the same time reduces the damping effect of the chain tensioner. Since chain slams occur rapidly during operation of the chain tensioner, the check valve between the pressure chamber and the expansion chamber acts as a positive displacement pump, which vents the tensioning device in a short time.
  • FIG. 1 Another hydraulic tensioning device is known from US 5,346,436.
  • the hollow cylindrical clamping piston is guided in a bore of the housing and biased by a compression spring and the pressure chamber between clamping piston and housing filled with a hydraulic oil that flows via a check valve from a motor hydraulic circuit in the pressure chamber.
  • the clamping piston has at its the drive means facing exciting an axial vent hole, which opens into the pressure chamber.
  • a vent disk is arranged with a side feed channel and an end labyrinth channel, wherein the vent path begins at the side feed channel and extends over the labyrinth channel to the vent hole.
  • a tensioning device with a venting device and a rotatable pressure head, which transmits the pressure force via a pivotable tensioning rail to a flexible drive means is described in DE 199 02 108 A1.
  • the venting of this hydraulic chain tensioner is done in a conventional, already described manner via throttle channels, which are provided on the frontal head of the insert in the hollow cylinder and terminate in a vent hole from where the hydraulic oil air mixture exits the chain tensioner.
  • the rotatable pressure head of this clamping device allows a transverse to the line of action of the tensioner clamping pressure surface of the clamping rail over which the pressure head unrolls during an extension of the clamping piston.
  • the pressing force is transmitted from the clamping rail via the rotatable pressure head or ball, directly to the clamping piston, wherein the ball is always well lubricated by the leaking from the vent hole hydraulic oil.
  • throttle channels tend to blockages that affect the function of the venting device and thus the reliability of the clamping device.
  • Another disadvantage of conventional venting devices with throttle channels or gaps are the high accuracy requirements for their production, since the dimensionality of the throttle openings is of fundamental importance for the function of the venting device. Incorrect throttle cross sections can lead both to a failure of the venting effect and the throttling function.
  • tensioning devices with an uncontrolled venting device, ie throttle channels without upstream check valve and expansion chamber the problem that the hydraulic fluid in the static state, ie at standstill of the internal combustion engine, via the throttle channels expires and a renewed dynamic start-up the hydraulic damping function is not given immediately.
  • the pressure means comprises a pressure piece and a valve body formed as part of the vent valve, wherein the pressure piece is arranged movable relative to the clamping piston, the valve body between the pressure piece and clamping piston is arranged and as a force transmission means between clamping piston and pressure means with the clamping piston is in direct contact.
  • the vent valve is designed as a pressure valve, which closes at an increasing pressure of the flexible drive means on the relative to the clamping piston movable pressure piece of the pressure.
  • the vent valve designed as a pressure relief valve otherwise normally used check or pressure relief valves open at an increasing pressure to take advantage of the high pressure in the system for the venting effect over narrow throttle gaps.
  • the vent valve is arranged in the head region of the tensioning piston, ie on the end face of the piston facing the flexible drive means.
  • the proportionally acting vent valve of the hydraulic tensioning device according to the invention reacts in dynamic operation with an increasing introduction of force by the drive means with an increasing damping effect.
  • the venting effect of the tensioning device according to the invention occurs only in the relaxation phase, ie when the introduction of force by the drive means.
  • the pressure in the pressure chamber is sufficient to raise the valve body against the reduced introduction of force from the drive means and to open the venting valve.
  • the vent valve closes in static operation, the venting device, as well as in static operation, a commonly existing bias the tensioning piston or the Pressing against the drive means presses and causes the introduction of force via the valve body closing the vent valve.
  • leakage of the hydraulic fluid from the pressure chamber is prevented via the venting device, so that the hydraulic function is given immediately upon renewed dynamic startup.
  • the venting device shows in dynamic operation a proportional course of the damping to change the introduction of force, so that on the design of the venting valve and the vent cross-section an optimized design of the hydraulic tensioning device to the requirement of the respective drive in an internal combustion engine is possible.
  • the formation of the Aufdschreibstoffs with a pressure piece and a valve body formed as part of the vent valve, wherein the valve body is arranged between pressure piece and clamping piston important for the optimized behavior of the venting device.
  • the separation between the transmission of the force to the clamping piston through the valve body and the recording of the force or the transmission of power from the drive means by a separate pressure piece allows the optimal design of the components to their respective function and avoids costly Multifunktionselemen- te.
  • the valve body may be formed as a valve ball and the pressure piece have a receiving recess for guiding the valve ball, wherein the shape of the receiving recess formed both on the fixation of the valve ball between clamping piston and Aufdrückstoff and for positioning the valve ball in the vent valve may be and in particular has a conical or spherical receiving recess.
  • the tensioning piston has means for guiding and / or securing the pressure piece, which prevent twisting or tilting of the pressure piece relative to the tensioning piston.
  • the pressure piece may have a projecting portion which engages in a corresponding recess of the head portion of the clamping piston.
  • the protruding portion of the pressure piece may be formed as a centrally arranged circular projection and the recess of the head portion by an outside lying the coaxially extending ring are formed.
  • a variant of the tensioning device provides that a venting gap is provided between the pressure piece and the head region of the tensioning piston. Such a ventilation gap allows a safe escape of the vented hydraulic oil-air mixture, or the hydraulic fluid itself from the clamping piston.
  • a special embodiment provides that the diameter of the pressure piece and the diameter of the clamping piston are the same, with respect to the manufacturing accuracy and the large manufacturing tolerance for the diameter of the non-guided in the piston bore pressure piece and a deviation of ⁇ 5% still as equal to understand is.
  • the same diameter of pressure piece and clamping piston keep the construction of the clamping device, in particular with regard to adjacent components simple, so that no adjustments are necessary.
  • the choice of the same diameter reduces the points of attack for jamming or catching the Aufdgurstoffs, or the pressure piece.
  • the diameter of the valve ball is between 10% and 50%, preferably between 20% and 40% of the diameter of the tensioning piston. This ratio allows a good hydraulic function for a wide range of applications and allows optimized clamping and damping behavior of the hydraulic tensioning device according to the invention.
  • a vent hole is provided in the head region of the tensioning piston, which extends from the outside of the tensioning piston into the pressure chamber.
  • the venting valve adjoining the venting bore may have a valve seat, wherein the valve seat is arranged on the outside of the tensioning piston around the venting bore.
  • the connection between the vent hole and the vent valve or valve seat simplifies the design of the clamping device and reduces the number of components required.
  • the direct combination of the vent hole with the vent valve supports the interaction between valve seat and valve body. With increasing force on the valve body, the effective vent cross-section between the valve body and valve seat is reduced, with an adapted and variable valve seat surface influence on the damping behavior of the clamping device is possible.
  • the diameter of the vent hole between 5% and 30%, preferably between 10% and 20% of the diameter of the piston bore.
  • the clamping piston may be formed as a hollow piston.
  • the diameter of the vent hole between 10% and 40%, preferably between 20% and 30% of the inner diameter of the hollow piston amount.
  • a hollow piston allows a sufficient volume of the pressure chamber even in a sunken state.
  • the hollow piston allows a tuned to a constant hydraulic function of the clamping device dimensioning of the pressure chamber.
  • the diameter used here is dimensioned relatively large in order to provide a sufficient volume of hydraulic fluid directly in front of the vent valve and exert pressure on the valve ball via the hydraulic fluid.
  • a relation between valve ball and vent hole results in a ratio between 40% and 70%, preferably between 50% and 60%.
  • a special embodiment provides that in the hollow piston, a filling body is provided, wherein the filler body adjacent to the head region, ie the inner end face of the hollow piston and at least one venting channel is provided in the packing and / or between packing and inner wall of the hollow piston.
  • the filler body can be formed with a projection projecting into the pressure chamber, which serves to guide an optional clamping element, which pushes the filler body securely into the hollow cylinder.
  • the filler has the function of adjusting the volume of the pressure chamber to the function of the clamping device.
  • a vent channel is provided between the packing and the inner wall of the hollow piston, which performs a throttle function, which prevents that at very high pressure fluctuations too high a volume flow from the jig exit.
  • the venting channel in cooperation with the venting bore and the venting valve, thus has a direct influence on the damping behavior or on the venting and the venting volume, since, however, the damping behavior depends significantly on the design of the venting valve or the valve cross section, the necessary manufacturing tolerances for the venting Training the venting channel relatively low.
  • the ventilation channels can be made larger overall, resulting in less Problems caused by soiling and deposits, which quickly lead to clogging of the channels and to functional limitations of the clamping device in the case of small cross sections.
  • the filler body can be mushroom-shaped, wherein a plurality of ventilation channels are provided in the outer wall of the spherical segment-shaped head.
  • a mushroom-shaped filling body can be produced relatively easily despite the venting channels, wherein the venting channels provided in the outer wall of the spherical section or hemispherical head irrespective of the shape of the complementary component, ie the inner end face of the hollow cylinder, in the area of contact with the end face have a flow cross-section which is effective for the hydraulic medium have, ie allow safe flow limitation.
  • a tensioning element preferably a helical spring
  • a tensioning element can be arranged between the tensioning piston and the housing.
  • a tensioning element or such a helical spring extends from the bottom of the piston bore into the interior of a clamping piston designed as a hollow piston.
  • the tensioning element also allows, in the static state without a hydraulic function, a prestressing on the drive means which serves to secure the drives at standstill.
  • a particular embodiment provides that between the clamping piston and the inner wall of the piston bore, a scraper ring is provided for sealing the leak gap between the piston bore and clamping piston.
  • the pressure peaks occurring during operation of clamping devices are reduced both via the venting device and over the gap between the piston bore and clamping piston.
  • the arrangement of a scraper ring between the clamping piston and the inner wall of the piston bore, the leakage gap is sealed in the static state of the clamping device and prevents leakage of the hydraulic fluid from the pressure chamber, so that even after a longer downtime at a renewed dynamic startup, the hydraulic tensioning and damping function immediately given is.
  • a recess for receiving the scraper ring may be provided in the inner wall of the piston bore.
  • the recess may be introduced at the end face of the piston bore.
  • the scraper ring is formed as a rubber or plastic ring and provided with a sealing lip which presses against the outer wall of the clamping piston and molding firmly abuts the piston surface.
  • An inwardly inclined sealing lip enables the safe functioning of the wiper ring.
  • FIG. 1 shows a section through a hydraulic tensioning device according to the invention
  • the hydraulic tensioning device shown in Fig. 1 is mainly used as a chain tensioner for pressing on a tensioning rail for a timing chain drive or other aggregate drive in an internal combustion engine.
  • the clamping device 1 consists of a housing 2, in which a cylindrical piston bore 3 is provided.
  • a cylindrically shaped clamping piston 4 is guided axially displaceable.
  • the clamping piston 4 has on its inside a cylindrical recess 5, which forms a pressure chamber 6 together with the located below the clamping piston 4 part of the piston bore 3.
  • a check valve 7 is arranged, which closes the hydraulic oil inlet 8 in the pressure chamber 6.
  • the check valve 7 consists of a valve housing which is pressed in the housing 2 of the clamping device 1 and receives a valve ball and a valve spring. Via the hydraulic oil inlet 8 with inlet bore 9, the connection (not shown) to a hydraulic oil circuit of an internal combustion engine takes place. Furthermore, the housing 2 is provided with a threaded portion 10 for mounting the tensioning device in a corresponding receptacle in a motor housing. Except for other projections in the end region of the clamping device 1, not shown, the housing 2 is formed symmetrically.
  • a compression spring 11 is arranged, which is supported on the one hand on the check valve 7 and on the other hand presses on the underside of the head 12 of a packing 13.
  • the filler body 13 extends with its cylindrical portion 14 within the compression spring 11, wherein the head 12 projects from the cylindrical portion 14.
  • the filling body 13 also serves to adapt the volume of the pressure chamber 6 to the respective use of the tensioning device 1.
  • venting device 15 At the upper end of the cylindrical recess 5, a venting device 15 is provided.
  • the venting device 15 consists of the venting channels 16 on the head 12 of the filling body 13, the vent hole 17, which is arranged at the upper end of the clamping piston 4, which is coaxial with the clamping piston axis A and with the venting Channels 16 is in communication, a vent valve 18 and a venting gap 19 through which the hydraulic fluid exiting the clamping piston 4.
  • the vent valve 18 consists of a valve seat 20 and a valve body 21, wherein the valve seat 20 extends on the outside of the clamping piston 4 to the vent hole 17 around.
  • the pressing member 22 further comprises a pressure piece 23.
  • the pressing piece 23 has a centrally coaxial with the clamping piston axis A arranged projection 24, which in the direction of the clamping piston. 4 protrudes and is received and guided in one of the end face of the clamping piston 4 projecting coaxial with the clamping piston axis extending annular flange 25.
  • the central projection 24 of the pressure piece 23 itself has again a conical receiving recess 26, which bears against the valve body 21 and holds it in its position relative to the valve seat 20.
  • the vent gap 19 of the venting device 15 extends between the pressure piece 22 and the end face clamping piston 4, wherein between the end face of the annular flange 25 and the pressure piece 23 in the closed state of the vent valve 18 preferably a continuous gap is present, while between the central projection 24 of the Pressure piece 23 and the inner wall of the annular flange 25, regardless of the opening state of the vent valve 18 only partially a gap may be provided if the leadership of the pressure piece 23 requires this.
  • the filler 13 has on the front side of the head 12 four radially extending over the surface of the hemispherical or spherical section head 12 venting channels 16, which converge in the middle and open into the vent hole 17.
  • the head 12 is pressed by the compression spring 11 against the end face of the cylindrical recess 5 of the clamping piston 4, whereby the venting channels 16 together with the end face of the recess 5 form a throttle gap which limits the volume flow of the pressure chamber 6 to the vent hole 17. It is sufficient if the head 12 and the end face of the recess 5 in sections, or touch along a ring.
  • a scraper ring 27 is provided with an inwardly inclined sealing lip 28 between the piston bore 3 and the clamping piston 4.
  • the scraper ring 27 is in a recess 29, which is provided in the front side of the piston bore 3 of the housing 2, pressed and seals the leakage gap 30 between the piston bore 3 and clamping piston 4 from.
  • the clamping force generated by the hydraulic pressure is in the dynamic state, ie in the operation of the internal combustion engine, usually greater than the clamping force by the compression spring 11.
  • air accumulations in the pressure chamber 6 may occur.
  • the air or a hydraulic oil-air mixture flows from the pressure chamber 6 via the vent channels 16 in the vent hole 17, wherein the volume is limited by the between the vent channel 16 and the end face of the cylindrical recess 5 forming throttle area, especially for a large proportion of viscous hydraulic oil. From the vent hole 17, the air or hydraulic oil flows through the valve gap between the valve seat 20 and the valve body 21 of the vent valve 18 into the vent gap 19 and from there freely.
  • valve gap between the valve body 21 and valve seat 20 is formed in response to the pressure of the hydraulic fluid in the pressure chamber 6 and the force that presses from the drive means via the pressure piece 23 on the valve body 21.
  • the pressure in the pressure chamber 6 decreases with an increasing opening cross-section of the vent valve 18, the pressure in the pressure chamber 6, so that by the force applied by the drive means, the gap between the valve body 19 and valve seat 20 again decreases or closes and the pressure in the pressure chamber 6 as a function of the check valve 7 inflowing hydraulic fluid increases.
  • valve body 21 and valve seat 20 At a constant power transmission from the flexible drive means via the pressure-exerting means 22 to the tensioning piston 4, an opening cross-section between valve body 21 and valve seat 20 is formed as a function of the spring or valve characteristic of the check valve 7 and the pressure of the connected hydraulic circuit and the throttle behavior of the venting channels 16 , which allows a small volume flow of the hydraulic fluid for venting the pressure chamber 6 or just prevents a venting volume flow.
  • the introduction of force by the drive means is not constant but irregular with large fluctuations due to impacts of the drive means.
  • the venting valve 18 closes, so that the engagement movement of the tensioning piston 4 results in optimum damping of the hydraulic fluid in the pressure chamber 6 counteracts.
  • the changing power transmission from the drive means causes a pumping action, in particular during the dynamic startup of the tensioning device 1, which allows a quick venting of the pressure chamber 6.
  • the venting of the pressure chamber 6 in the clamping device 1 according to the invention is not during the retraction of the clamping piston 4 in the piston bore 3, whereby a part of the building up by the retraction of the piston 4 pressure in the pressure chamber 6 is not to build one of Retraction opposing damping is available, since this part is used for the venting function, but at the disengagement of the tensioning piston 4, in which the pressure in the pressure chamber 6 drops and anyway no attenuation takes place. Consequently, in a tensioning device according to the invention, the entire pressure build-up can be used by the engagement movement of the tensioning piston 4 for the damping of this engagement movement. Since, in the dynamic state, the venting valve 18 essentially immediately closes as a function of the force transmission from the drive means or the engagement movement of the tensioning piston 4, the damping of the tensioning device 1 has a proportional progression to the force introduction or the engagement movement.
  • the venting device 15 of the tensioning device 1 according to the invention is closed, while conventional tensioning devices with a throttle vent reduce the prevailing in dynamic operation in the pressure chamber 6 pressure of the hydraulic fluid or even completely empty.
  • the pressure in the pressure chamber 6 drops slightly immediately after the end of the dynamic operation, until the venting valve 18 closes against the drive means by the bias of the spring force.
  • the vent valve 18 remains constantly closed, even if power transmission from the drive means and the spring force are in equilibrium, since the opening of the vent valve 18 takes place only on the force of the hydraulic fluid to the valve body 21.
  • the leakage gap 30 has a significant influence on the static state of the tensioning device 1.
  • the pressure chamber 6 in the static Condition sealed and prevents leakage of the hydraulic fluid through the leakage gap 30 effectively. Even after a longer downtime so the hydraulic damping function of the clamping device 1 according to the invention is given immediately.
  • the arranged on the outer circumference of the vent hole 17 valve seat 20 of the vent valve 18 can be adjusted according to the requirements of the tensioning device according to the invention, whereby a direct influence on the damping behavior of the tensioning device 1 is made possible.
  • the cross-section of the venting channels 16 on the spherical segment-shaped head 12 of the packing 13 has a direct influence on the venting function of the tensioning device 1 and thus indirectly also on the damping behavior via the cross-sectional area of the venting channels 16 between head 12 and end face of the cylindrical recess 5.
  • the venting function and the damping behavior are also determined by the diameter of the vent hole 17, which defines the engagement surface of the hydraulic fluid on the valve body 21.
  • the diameter of the vent hole also affects the bearing surface of the valve body 21 on the valve seat 20.

Abstract

The present invention relates to a hydraulic tensioning device (1) for a flexible drive means, having a housing (2) and having a tensioning piston (4) which is guided in a piston bore (3) of the housing. Formed between the housing and the tensioning piston is a pressure space (6), having a ventilation device (15) for ventilating the pressure space, wherein the ventilation device has a ventilation valve (18). Also provided is a separate pressure-exerting means (22) which is arranged in the head region of the tensioning piston for transmitting the tensioning force to the drive means. The pressure-exerting means has a pressure piece (23) and a valve body (21) which is formed as a constituent part of the ventilation valve, wherein the pressure piece is arranged so as to be movable with respect to the tensioning piston, and the valve body is arranged between the pressure piece and the tensioning piston and, as a force transmitting means between the tensioning piston and the pressure-exerting means, is in direct contact with the tensioning piston.

Description

Spannvorrichtung mit dynamischen Entlüftungsventil Clamping device with dynamic venting valve
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Spannvorrichtung für ein flexibles Antriebsmittel mit einem Gehäuse und einem in einer Kolbenbohrung des Gehäuses geführten Spannkolben, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Spannkolben ein Druckraum ausgebildet ist, sowie mit einer Entlüftungseinrichtung zum Entlüften des Druckraums, wobei die Entlüftungseinrichtung ein Entlüftungsventil aufweist und ein separates Aufdrückmittel vorgesehen ist, das zum Übertragen der Spannkraft auf das Antriebsmittel im Kopfbereich des Spannkolbens angeordnet ist.The present invention relates to a hydraulic tensioning device for a flexible drive means having a housing and a guided in a piston bore of the housing clamping piston, wherein between the housing and the clamping piston a pressure chamber is formed, and with a venting device for venting the pressure chamber, wherein the venting device a bleed valve and a separate pressing means is provided, which is arranged for transmitting the clamping force to the drive means in the head region of the clamping piston.
Derartige Spannvorrichtungen sind in der Technik weit verbreitet und werden insbesondere bei Verbrennungsmotoren für Steuerkettentriebe und andere Aggregatsantriebe verwendet. Das Gehäuse bildet zusammen mit einem hohlzylindrischen Spannkolben in der Kolbenbohrung des Gehäuses einen Druckraum aus, der mit einem Hydraulikmittel gefüllt ist und in dem üblicherweise eine Druckfeder angeordnet ist, um den Spannkolben gegen das Antriebsmittel vorzuspannen. In die Druckkammer strömt über ein Rückschlagventil ein Hydraulikmittel ein, das normalerweise aus einem Motorhydraulikkreislauf entnommen wird. Das in dem Druckraum befindliche Hydraulikmittel bewirkt bei einer sich ändernden Spannung des Antriebsmittels eine Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens.Such tensioners are widely used in the art and are particularly used in internal combustion engines for timing chain drives and other gensets. The housing forms together with a hollow cylindrical clamping piston in the piston bore of the housing a pressure chamber which is filled with a hydraulic medium and in which usually a compression spring is arranged to bias the clamping piston against the drive means. In the pressure chamber flows through a check valve, a hydraulic medium, which is normally taken from a motor hydraulic circuit. The hydraulic medium in the pressure chamber causes a damping of the retraction movement of the tensioning piston when the tension of the drive means changes.
Bei der Einfahrbewegung des Spannkolbens in die Kolbenbohrung durch schwellende oder ruckartige Schläge des Antriebsmittels entsteht im Druckraum ein erheblicher Druckanstieg, da das Rückschlagventil zum Hydraulikkreislauf ein Weitertragen des erhöhten Drucks in den Hydraulikkreislauf verhindert. Darüber hinaus sammelt sich im o- beren Bereich des Druckraumes ein Hydrauliköl-Luftgemisch, das die Funktionsfähigkeit der Spannvorrichtung beeinträchtigt, da wegen der Kompressibilität des Öl- Luftgemisches die Dämpfungswirkung des Spanners nachlässt und die Spannung der Druckfeder allein nicht ausreicht das flexible Antriebsmittel in allen dynamischen Be- triebszuständen adäquat vorzuspannen.During the retraction movement of the clamping piston into the piston bore by swelling or jerky impacts of the drive means, a considerable increase in pressure occurs in the pressure chamber, since the check valve prevents the hydraulic circuit from transmitting the increased pressure into the hydraulic circuit. In addition, collects in the o- beren area of the pressure chamber, a hydraulic oil-air mixture that affects the functioning of the tensioning device, because due to the compressibility of the oil-air mixture, the damping effect of the tensioner decreases and the tension of the compression spring alone is insufficient flexible drive means in all dynamic Adequately bias operating conditions.
Die Druckschrift DE 32 17 623 A1 beschreibt einen Kettenspanner mit einer Entlüftungsvorrichtung, die die Druckspitzen über einen Entspannungsraum dämpft und gleichzeitig die Entlüftung des Druckraumes sicherstellt. Dazu wird der in einer Kolbenbohrung längsbeweglich geführte Hohlkolben durch ein Kugelrückschlagventil in einen an der Unterseite des Hohlkolbens vorhandenen Druckraum und einen oberhalb des Rückschlagventils angeordnete Entspannungsraum geteilt. Der Entspannungsraum ist nach oben hin durch einen Drosselstopfen verschlossen, über dessen Kanäle die Entlüftung des Entspannungsraums stattfindet. Bei einer Druckerhöhung im Druckraum durch Kettenschläge auf den Hohlkolben öffnet sich das Rückschlagventil und verhindert dadurch einen zu starken Druckanstieg und ermöglicht über den Entspannungsraum und die Drosselkanäle eine Entlüftung des Druckraums, jedoch reduziert sich gleichzeitig auch die Dämpfungswirkung des Kettenspanners. Da beim Betrieb des Kettenspanner Kettenschläge schnell aufeinanderfolgen, wirkt das Rückschlagventil zwischen Druckraum und Entspannungsraum als Verdrängerpumpe, die die Spannvorrichtung in kurzer Zeit entlüftet.The document DE 32 17 623 A1 describes a chain tensioner with a venting device that dampens the pressure peaks over a relaxation space and at the same time ensures the venting of the pressure chamber. This is done in a piston bore longitudinally guided guided hollow piston divided by a ball check valve in an existing on the underside of the hollow piston pressure chamber and arranged above the check valve expansion space. The relaxation room is closed at the top by a throttle plug, via whose channels the ventilation of the relaxation space takes place. With an increase in pressure in the pressure chamber by chain impacts on the hollow piston, the check valve opens, thereby preventing excessive pressure increase and allows venting the pressure chamber and the throttle channels venting the pressure chamber, but at the same time reduces the damping effect of the chain tensioner. Since chain slams occur rapidly during operation of the chain tensioner, the check valve between the pressure chamber and the expansion chamber acts as a positive displacement pump, which vents the tensioning device in a short time.
Eine andere hydraulische Spannvorrichtung ist aus der US 5,346,436 bekannt. Auch hier ist der hohlzylindrische Spannkolben in einer Bohrung des Gehäuses geführt und durch eine Druckfeder vorgespannt sowie die Druckkammer zwischen Spannkolben und Gehäuse mit einem Hydrauliköl befüllt, dass über ein Rückschlagventil aus einem Motorhydraulikkreislauf in den Druckraum einströmt. Der Spannkolben weist an seinem den Antriebsmittel zugewandten Spannende eine axiale Entlüftungsbohrung auf, die in den Druckraum mündet. Vor der Entlüftungsbohrung ist eine Entlüftungsscheibe mit einem seitlichen Zuführkanal und einem stirnseitigen Labyrinthkanal angeordnet, wobei der Entlüftungsweg an dem seitlichen Zuführkanal beginnt und sich über den Labyrinthkanal bis zur Entlüftungsbohrung erstreckt. Zwar ist diese Entlüftungseinrichtung konstruktiv sehr einfach und damit kostengünstig gehalten, jedoch sind die Drosselergebnisse und die Funktionssicherheit nicht zufriedenstellend.Another hydraulic tensioning device is known from US 5,346,436. Again, the hollow cylindrical clamping piston is guided in a bore of the housing and biased by a compression spring and the pressure chamber between clamping piston and housing filled with a hydraulic oil that flows via a check valve from a motor hydraulic circuit in the pressure chamber. The clamping piston has at its the drive means facing exciting an axial vent hole, which opens into the pressure chamber. Before the vent hole, a vent disk is arranged with a side feed channel and an end labyrinth channel, wherein the vent path begins at the side feed channel and extends over the labyrinth channel to the vent hole. Although this venting device is structurally very simple and thus kept inexpensive, but the throttle results and reliability are not satisfactory.
Aus der DE 103 27 024 A1 ist eine ähnliche Spannvorrichtung bekannt, bei der anstatt einer Entlüftungsscheibe eine formschlüssig in den Hohlzylinder aufgenommene Kappe eingesetzt wird, wobei die Kappe seitlich Verbindungsöffnungen aufweist, über die das Hydraulikmittel zur stirnseitigen Verbindungskanälen und der Entlüftungsöffnung gelangt. Die Drosselwirkung dieser Konstruktion entsteht über die Passung der Kappe in dem Hohlzylinder, d.h. durch den Spalt zwischen Außenumfang der Kappe und Innendurchmesser des Hohlzylinders. Da die Verbindungskanäle an der Drosselwirkung nicht mehr beteiligt sind, ist auch deren Dimensionierung und maßhaltige Fertigung nur noch von untergeordneter Bedeutung, wodurch sich entsprechend die Herstellungskosten reduzieren lassen. Eine Spannvorrichtung mit einer Entlüftungseinrichtung und einem drehbaren Andrückkopf, der die Druckkraft über eine schwenkbare Spannschiene an ein flexibles Antriebsmittel überträgt, wird in der DE 199 02 108 A1 beschrieben. Die Entlüftung dieses hydraulischen Kettenspanners erfolgt in herkömmlicher, bereits beschriebener Art und Weise über Drosselkanäle, die an dem stirnseitigen Kopf des Einsatzes im Hohlzylinder vorgesehen sind und in einer Entlüftungsbohrung enden, von wo aus das Hydrauliköl- Luftgemisch aus dem Kettenspanner austritt. Der drehbare Andrückkopf dieser Spannvorrichtung ermöglicht eine quer zur Wirklinie des Spanners verlaufende Andrückfläche der Spannschiene über die der Andrückkopf bei einem Ausfahren des Spannkolbens abrollt. Dabei wird die Andrückkraft von der Spannschiene über den drehbaren Andrückkopf bzw. Kugel, direkt auf den Spannkolben übertragen, wobei die Kugel durch das aus der Entlüftungsbohrung austretende Hydrauliköl immer gut geschmiert ist.From DE 103 27 024 A1 a similar clamping device is known in which instead of a vent disc a form-fitting recorded in the hollow cylinder cap is used, wherein the cap laterally has connecting openings through which the hydraulic fluid to the end-side connecting channels and the vent opening passes. The throttling effect of this construction arises over the fit of the cap in the hollow cylinder, ie through the gap between the outer circumference of the cap and the inner diameter of the hollow cylinder. Since the connecting channels are no longer involved in the throttle effect, their dimensioning and dimensionally stable production is only of minor importance, which can be reduced according to the manufacturing cost. A tensioning device with a venting device and a rotatable pressure head, which transmits the pressure force via a pivotable tensioning rail to a flexible drive means, is described in DE 199 02 108 A1. The venting of this hydraulic chain tensioner is done in a conventional, already described manner via throttle channels, which are provided on the frontal head of the insert in the hollow cylinder and terminate in a vent hole from where the hydraulic oil air mixture exits the chain tensioner. The rotatable pressure head of this clamping device allows a transverse to the line of action of the tensioner clamping pressure surface of the clamping rail over which the pressure head unrolls during an extension of the clamping piston. In this case, the pressing force is transmitted from the clamping rail via the rotatable pressure head or ball, directly to the clamping piston, wherein the ball is always well lubricated by the leaking from the vent hole hydraulic oil.
Herkömmliche Spannvorrichtungen mit passiv wirkenden Entlüftungseinrichtungen, bei denen die Entlüftungswirkung von dem Druck im Druckraum bzw. der Einfahrbewegung des Spannkolbens abhängig ist, sind zwar zumeist relativ kostengünstig herstellbar, jedoch steigt die Dämpfungswirkung der Spannvorrichtung nicht proportional mit der Einfahrbewegung des Spannkolbens an, da ein Teil des Druckanstiegs für die Entlüftungswirkung über Rückschlagventile und/oder Drosselkanäle genutzt wird und somit nicht zur Erhöhung der Dämpfungswirkung zur Verfügung steht. Daher kommt es gerade bei der Entwicklung moderner leistungsfähiger Verbrennungsmotoren immer wieder zu Problemen bei der Auslegung von Steuertrieben und Antrieben von Nebenaggregaten, so dass anstatt einer optimalen Abstimmung der Spannvorrichtung auf die Funktion des Antriebs immer wieder Kompromisslösungen zwischen Funktionalität und sicheren Betrieb eingegangen werden müssen. Darüber hinaus neigen Drosselkanäle zu Verstopfungen, die die Funktion der Entlüftungseinrichtung und damit auch die Funktionssicherheit der Spannvorrichtung beeinträchtigen. Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Entlüftungseinrichtungen mit Drosselkanälen oder -spalte sind die hohen Genauigkeitsanforderungen für deren Herstellung, da die Maßheitlichkeit der Drosselöffnungen von elementarer Bedeutung für die Funktion der Entlüftungseinrichtung ist. Falsche Drosselquerschnitte können sowohl zu einem Versagen der Entlüftungswirkung als auch der Drosselfunktion führen. Darüber hinaus haben Spannvorrichtungen mit einer ungeregelten Entlüftungseinrichtung, d.h. Drosselkanäle ohne vorgeschaltetes Rückschlagventil und Entspannungsraum, das Problem, dass das Hydraulikmittel im statischen Zustand, d.h. bei Stillstand des Verbrennungsmotors, über die Drosselkanäle ausläuft und bei einer erneuten dynamischen Inbetriebnahme die hydraulische Dämpfungsfunktion nicht sofort gegeben ist.Conventional clamping devices with passive-acting ventilation devices, in which the venting effect of the pressure in the pressure chamber or the retraction of the clamping piston is dependent, are usually relatively inexpensive to produce, however, the damping effect of the tensioning device does not increase proportionally with the retraction of the clamping piston, as a part the pressure increase is used for the venting effect via check valves and / or throttle channels and thus is not available to increase the damping effect. Therefore, it is just in the development of modern powerful internal combustion engines again and again problems in the design of timing drives and drives of ancillaries, so instead of an optimal tuning of the clamping device on the function of the drive compromise solutions between functionality and safe operation must be received again. In addition, throttle channels tend to blockages that affect the function of the venting device and thus the reliability of the clamping device. Another disadvantage of conventional venting devices with throttle channels or gaps are the high accuracy requirements for their production, since the dimensionality of the throttle openings is of fundamental importance for the function of the venting device. Incorrect throttle cross sections can lead both to a failure of the venting effect and the throttling function. In addition, tensioning devices with an uncontrolled venting device, ie throttle channels without upstream check valve and expansion chamber, the problem that the hydraulic fluid in the static state, ie at standstill of the internal combustion engine, via the throttle channels expires and a renewed dynamic start-up the hydraulic damping function is not given immediately.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Spannvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Funktion bereitzustellen, die die bei herkömmlichen Spannvorrichtungen bestehenden Nachteile zumindest teilweise verbessert oder beseitigt.It is therefore the object of the present invention to provide a hydraulic tensioning device of the type mentioned above with an improved function that at least partially improves or eliminates the disadvantages associated with conventional tensioning devices.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Aufdrückmittel ein Druckstück und einen als Bestandteil des Entlüftungsventils ausgebildeten Ventilkörper aufweist, wobei das Druckstück gegenüber dem Spannkolben beweglich angeordnet ist, der Ventilkörper zwischen Druckstück und Spannkolben angeordnet ist und als Kraftübertragungsmittel zwischen Spannkolben und Aufdrückmittel mit dem Spannkolben in direkten Kontakt steht. Die Verwendung eines Entlüftungsventils und eines separaten Aufdrückmittels aus einem Druckstück und dem Ventilkörper des Entlüftungsventils ermöglicht eine verbesserte hydraulische Funktion der Spannvorrichtung mit einer proportionalen Arbeitsweise der Dämpfung, so dass eine Auslegung und Auswahl der Spannvorrichtung auf die Spann- und Dämpfungsfunktion erfolgen kann, ohne Kompromisse bezüglich der Entlüftungswirkung eingehen zu müssen. Durch die Ausbildung des Ventilkörpers als Kraftübertragungsmittel ist das Entlüftungsventil als Druckventil ausgebildet, das bei einem steigenden Druck des flexiblen Antriebsmittels auf das gegenüber dem Spannkolben bewegliche Druckstück des Aufdrückmittels schließt. Im Gegensatz zu dem als Druckventil ausgebildeten Entlüftungsventil öffnen die sonst üblicherweise eingesetzten Rückschlag- oder Druckbegrenzungsventile bei einem steigenden Druck, um den hohen Druck im System für die Entlüftungswirkung über enge Drosselspalte auszunutzen. Das Entlüftungsventil ist im Kopfbereich des Spannkolbens angeordnet, d.h. an der dem flexiblen Antriebsmittel zugewandten Stirnseite des Kolbens. Das proportional wirkende Entlüftungsventil der erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvorrichtung reagiert im dynamischen Betrieb bei einer steigenden Krafteinleitung durch das Antriebsmittel mit einer steigenden Dämpfungswirkung. Die Entlüftungswirkung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung tritt nur in der Entspannungsphase auf, d.h. bei einem Nachlassen der Krafteinleitung durch das Antriebsmittel. In der Entspannungsphase reicht der Druck im Druckraum aus, den Ventilkörper gegen die reduzierte Krafteinleitung vom Antriebsmittel anzuheben und das Entlüftungsventil zu öffnen. Darüber hinaus verschließt das Entlüftungsventil im statischen Betrieb die Entlüftungseinrichtung, da auch im statischen Betrieb eine üblicherweise vorhandene Vorspannung den Spannkolben bzw. das Aufdrückmittel gegen das Antriebsmittel drückt und die Krafteinleitung über den Ventilkörper ein Schließen des Entlüftungsventils bewirkt. Dadurch wird ein Auslaufen des Hydraulikmittels aus dem Druckraum über die Entlüftungseinrichtung verhindert, so dass bei einer erneuten dynamischen Inbetriebnahme die hydraulische Funktion sofort gegeben ist. Im Zusammenwirken mit einem geeigneten Ventilsitz oder -fläche reduziert sich bei einer steigenden Krafteinleitung auf den am Aufdrückmittel ausgebildeten Ventilkörper entsprechend der Entlüftungsquerschnitt, wodurch direkt auf die Dämpfung der Spannvorrichtung Einfluss genommen wird. Die Entlüftungsvorrichtung zeigt im dynamischen Betrieb einen proportionalen Verlauf der Dämpfung zur Veränderung der Krafteinleitung, so dass über die Ausgestaltung des Entlüftungsventils und des Entlüftungsquerschnitts eine optimierte Auslegung der hydraulischen Spannvorrichtung auf die Anforderung des jeweiligen Antriebs in einem Verbrennungsmotor möglich ist. Dabei ist die Ausbildung des Aufdrückmittels mit einem Druckstück und einem als Bestandteil des Entlüftungsventils ausgebildeten Ventilkörpers, wobei der Ventilkörper zwischen Druckstück und Spannkolben angeordnet ist, wichtig für das optimierte Verhalten der Entlüftungseinrichtung. Die Trennung zwischen dem Übertragen der Kraft an den Spannkolben durch den Ventilkörper und der Aufnahme der Kraft bzw. dem Übertragen der Kraft von dem Antriebsmittel durch ein separates Druckstück ermöglicht die optimale Ausgestaltung der Bauteile auf ihre jeweilige Funktion und vermeidet kostenintensive Multifunktionselemen- te.This object is achieved in that the pressure means comprises a pressure piece and a valve body formed as part of the vent valve, wherein the pressure piece is arranged movable relative to the clamping piston, the valve body between the pressure piece and clamping piston is arranged and as a force transmission means between clamping piston and pressure means with the clamping piston is in direct contact. The use of a venting valve and a separate pressurizing piece pressurizing member and the valve body of the venting valve permits improved hydraulic operation of the tensioning apparatus with proportional damping operation so that design and selection of the tensioning apparatus can be made without compromising the clamping and damping function to have the venting effect. Due to the design of the valve body as a force transmission means, the vent valve is designed as a pressure valve, which closes at an increasing pressure of the flexible drive means on the relative to the clamping piston movable pressure piece of the pressure. In contrast to the vent valve designed as a pressure relief valve otherwise normally used check or pressure relief valves open at an increasing pressure to take advantage of the high pressure in the system for the venting effect over narrow throttle gaps. The vent valve is arranged in the head region of the tensioning piston, ie on the end face of the piston facing the flexible drive means. The proportionally acting vent valve of the hydraulic tensioning device according to the invention reacts in dynamic operation with an increasing introduction of force by the drive means with an increasing damping effect. The venting effect of the tensioning device according to the invention occurs only in the relaxation phase, ie when the introduction of force by the drive means. In the expansion phase, the pressure in the pressure chamber is sufficient to raise the valve body against the reduced introduction of force from the drive means and to open the venting valve. In addition, the vent valve closes in static operation, the venting device, as well as in static operation, a commonly existing bias the tensioning piston or the Pressing against the drive means presses and causes the introduction of force via the valve body closing the vent valve. As a result, leakage of the hydraulic fluid from the pressure chamber is prevented via the venting device, so that the hydraulic function is given immediately upon renewed dynamic startup. In cooperation with a suitable valve seat or surface is reduced according to the vent cross section with an increasing force on the valve body formed on the Aufdrückmittel, which is directly influenced by the damping of the clamping device. The venting device shows in dynamic operation a proportional course of the damping to change the introduction of force, so that on the design of the venting valve and the vent cross-section an optimized design of the hydraulic tensioning device to the requirement of the respective drive in an internal combustion engine is possible. In this case, the formation of the Aufdrückmittels with a pressure piece and a valve body formed as part of the vent valve, wherein the valve body is arranged between pressure piece and clamping piston, important for the optimized behavior of the venting device. The separation between the transmission of the force to the clamping piston through the valve body and the recording of the force or the transmission of power from the drive means by a separate pressure piece allows the optimal design of the components to their respective function and avoids costly Multifunktionselemen- te.
Für eine einfache und funktionssichere Ausgestaltung des Entlüftungsventils kann der Ventilkörper als Ventilkugel ausgebildet sein und das Druckstück eine Aufnahmevertiefung zum Führen der Ventilkugel aufweisen, wobei die Form der Aufnahmevertiefung sowohl auf die Fixierung der Ventilkugel zwischen Spannkolben und Aufdrückmittel als auch zur Positionierung der Ventilkugel im Entlüftungsventil ausgebildet sein kann und dazu insbesondere eine konisch- oder kugelförmig ausgebildete Aufnahmevertiefung aufweist.For a simple and functionally reliable design of the vent valve, the valve body may be formed as a valve ball and the pressure piece have a receiving recess for guiding the valve ball, wherein the shape of the receiving recess formed both on the fixation of the valve ball between clamping piston and Aufdrückmittel and for positioning the valve ball in the vent valve may be and in particular has a conical or spherical receiving recess.
Eine günstige Ausgestaltung der hydraulischen Spannvorrichtung sieht vor, dass der Spannkolben Mittel zur Führung und/oder Sicherung des Druckstücks aufweist, die ein Verdrehen oder Verkanten des Druckstücks relativ zum Spannkolben vermeiden. Dazu kann das Druckstück einen vorspringenden Abschnitt aufweisen, der in eine entsprechende Vertiefung des Kopfbereichs des Spannkolbens eingreift. Bevorzugt kann der vorspringende Abschnitt des Druckstücks als mittig angeordneter kreisförmiger Vorsprung ausgebildet sein und die Vertiefung des Kopfbereichs durch einen außen liegen- den koaxial dazu verlaufenden Ring gebildet werden. Durch derart einfach konstruktive Mittel kann eine kostengünstige und funktionelle Führung und/oder Sicherung des Druckstücks erreicht werden.A favorable embodiment of the hydraulic tensioning device provides that the tensioning piston has means for guiding and / or securing the pressure piece, which prevent twisting or tilting of the pressure piece relative to the tensioning piston. For this purpose, the pressure piece may have a projecting portion which engages in a corresponding recess of the head portion of the clamping piston. Preferably, the protruding portion of the pressure piece may be formed as a centrally arranged circular projection and the recess of the head portion by an outside lying the coaxially extending ring are formed. By such simple constructive means a cost effective and functional guidance and / or securing of the pressure piece can be achieved.
Eine Variante der Spannvorrichtung sieht vor, dass zwischen Druckstück und dem Kopfbereich des Spannkolbens ein Entlüftungsspalt vorgesehen ist. Ein solcher Entlüftungsspalt ermöglicht ein sicheres Austreten des entlüfteten Hydrauliköl-Luftgemisches, bzw. des Hydraulikmittels selbst aus dem Spannkolben.A variant of the tensioning device provides that a venting gap is provided between the pressure piece and the head region of the tensioning piston. Such a ventilation gap allows a safe escape of the vented hydraulic oil-air mixture, or the hydraulic fluid itself from the clamping piston.
Eine besondere Ausbildung sieht vor, dass der Durchmesser des Druckstücks und der Durchmesser des Spannkolbens gleich sind, wobei im Hinblick auf die Herstellungsgenauigkeit und die große Herstellungstoleranz für den Durchmesser des nicht in der Kolbenbohrung geführten Druckstücks auch eine Abweichung von ± 5 % noch als gleich zu verstehen ist. Die gleichen Durchmesser von Druckstück und Spannkolben halten die Konstruktion der Spannvorrichtung insbesondere im Hinblick auf angrenzende Komponenten einfach, so dass keine Anpassungen notwendig sind. Zudem reduziert die Wahl gleicher Durchmesser die Angriffspunkte für ein Verklemmen oder Verhaken des Aufdrückmittels, bzw. des Druckstücks.A special embodiment provides that the diameter of the pressure piece and the diameter of the clamping piston are the same, with respect to the manufacturing accuracy and the large manufacturing tolerance for the diameter of the non-guided in the piston bore pressure piece and a deviation of ± 5% still as equal to understand is. The same diameter of pressure piece and clamping piston keep the construction of the clamping device, in particular with regard to adjacent components simple, so that no adjustments are necessary. In addition, the choice of the same diameter reduces the points of attack for jamming or catching the Aufdrückmittels, or the pressure piece.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Durchmesser der Ventilkugel zwischen 10 % und 50 %, bevorzugt zwischen 20 % und 40 % des Durchmessers des Spannkolbens beträgt. Dieses Verhältnis ermöglicht eine gute hydraulische Funktion für einen großen Anwendungsbereich und ermöglicht ein optimiertes Spann- und Dämpfungsverhalten der erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvorrichtung.An advantageous embodiment provides that the diameter of the valve ball is between 10% and 50%, preferably between 20% and 40% of the diameter of the tensioning piston. This ratio allows a good hydraulic function for a wide range of applications and allows optimized clamping and damping behavior of the hydraulic tensioning device according to the invention.
Um den Austritt des Hydraulikmittels aus dem Druckraum sicherzustellen, ist im Kopfbereich des Spannkolbens eine Entlüftungsbohrung vorgesehen, die sich von der Außenseite des Spannkolbens bis in den Druckraum erstreckt. Dabei kann das an die Entlüftungsbohrung angrenzende Entlüftungsventil einen Ventilsitz aufweisen, wobei der Ventilsitz auf der Außenseite des Spannkolbens um die Entlüftungsbohrung herum angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Entlüftungsbohrung und Entlüftungsventil bzw. Ventilsitz vereinfacht die Konstruktion der Spannvorrichtung und reduziert die Anzahl der notwendigen Bauteile. Dabei unterstützt die direkte Kombination der Entlüftungsbohrung mit dem Entlüftungsventil die Interaktion zwischen Ventilsitz und Ventilkörper. Bei steigender Krafteinwirkung auf den Ventilkörper reduziert sich der wirksame Entlüftungsquerschnitt zwischen Ventilkörper und Ventilsitz, wobei über eine angepasste und veränderbare Ventilsitzfläche Einfluss auf das Dämpfverhalten der Spannvorrichtung möglich ist. Für einen abgestimmten Durchfluss des Hydraulikmittels durch den Ventilspalt beträgt unabhängig von der Ausgestaltung des Ventilsitzes und des Ventilkörpers der Durchmesser der Entlüftungsbohrung zwischen 5 % und 30 %, bevorzugt zwischen 10 % und 20 % des Durchmessers der Kolbenbohrung.In order to ensure the discharge of the hydraulic fluid from the pressure chamber, a vent hole is provided in the head region of the tensioning piston, which extends from the outside of the tensioning piston into the pressure chamber. In this case, the venting valve adjoining the venting bore may have a valve seat, wherein the valve seat is arranged on the outside of the tensioning piston around the venting bore. The connection between the vent hole and the vent valve or valve seat simplifies the design of the clamping device and reduces the number of components required. The direct combination of the vent hole with the vent valve supports the interaction between valve seat and valve body. With increasing force on the valve body, the effective vent cross-section between the valve body and valve seat is reduced, with an adapted and variable valve seat surface influence on the damping behavior of the clamping device is possible. For a coordinated flow of the hydraulic fluid through the valve gap is regardless of the configuration of the valve seat and the valve body, the diameter of the vent hole between 5% and 30%, preferably between 10% and 20% of the diameter of the piston bore.
Bevorzugt kann der Spannkolben als Hohlkolben ausgebildet sein. Dabei kann der Durchmesser der Entlüftungsbohrung zwischen 10 % und 40 %, bevorzugt zwischen 20 % und 30 % des Innendurchmessers des Hohlkolbens betragen. Ein Hohlkolben ermöglicht ein ausreichendes Volumen des Druckraums auch in einem eingefallenen Zustand. Darüber hinaus ermöglicht der Hohlkolben eine auf eine konstante hydraulische Funktion der Spannvorrichtung abgestimmte Dimensionierung der Druckkammer. Im Gegensatz zu herkömmlichen Entlüftungsbohrungen ist der hier genutzte Durchmesser verhältnismäßig groß dimensioniert, um ein ausreichendes Volumen an Hydraulikmittel direkt vor dem Entlüftungsventil bereitzustellen und über das Hydraulikmittel Druck auf die Ventilkugel auszuüben. Als Relation zwischen Ventilkugel und Entlüftungsbohrung ergibt sich ein Verhältnis zwischen 40 % und 70 %, bevorzugt zwischen 50 % und 60 %.Preferably, the clamping piston may be formed as a hollow piston. In this case, the diameter of the vent hole between 10% and 40%, preferably between 20% and 30% of the inner diameter of the hollow piston amount. A hollow piston allows a sufficient volume of the pressure chamber even in a sunken state. In addition, the hollow piston allows a tuned to a constant hydraulic function of the clamping device dimensioning of the pressure chamber. In contrast to conventional vent holes, the diameter used here is dimensioned relatively large in order to provide a sufficient volume of hydraulic fluid directly in front of the vent valve and exert pressure on the valve ball via the hydraulic fluid. As a relation between valve ball and vent hole results in a ratio between 40% and 70%, preferably between 50% and 60%.
Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass im Hohlkolben ein Füllkörper vorgesehen ist, wobei der Füllkörper an den Kopfbereich, d.h. der inneren Stirnseite, des Hohlkolbens angrenzt und im Füllkörper und/oder zwischen Füllkörper und Innenwand des Hohlkolbens mindestens ein Entlüftungskanal vorgesehen ist. Dazu kann der Füllkörper mit einem in den Druckraum hinein ragenden Vorsprung ausgebildet sein, der zur Führung eines optionalen Spannelements dient, das den Füllkörper sicher in den Hohlzylin- der hineindrückt. Darüber hinaus hat der Füllkörper die Funktion das Volumen des Druckraums auf die Funktion der Spannvorrichtung abzustimmen. Zur Begrenzung des momentanen Volumenstroms, der sich bei einer Offenstellung des Entlüftungsventils zwischen Druckraum und Entlüftungsbohrung einstellt, ist zwischen Füllkörper und Innenwandung des Hohlkolbens ein Entlüftungskanal vorgesehen, der eine Drosselfunktion wahrnimmt, die verhindert, dass bei sehr großen Druckschwankungen ein zu hoher Volumenstrom aus der Spannvorrichtung austritt. Zwar hat somit der Entlüftungskanal in Zusammenwirken mit der Entlüftungsbohrung und dem Entlüftungsventil einen direkten Einfluss auf das Dämpfungsverhalten bzw. auf die Entlüftung und das Entlüftungsvolumen, da jedoch das Dämpfungsverhalten signifikant von der Ausbildung des Entlüftungsventils bzw. des Ventilquerschnitts abhängt, sind die notwendigen Fertigungstoleranzen für die Ausbildung des Entlüftungskanals verhältnismäßig gering. Da die Entlüftungskanäle insgesamt größer dimensioniert werden können, ergeben sich auf weniger Probleme durch Verschmutzungen und Ablagerungen, die bei kleinen Querschnitten schnell zu einem Verstopfen der Kanäle und zu Funktionsbeschränkungen der Spann- vorrichtung führen. In einer einfachen Konstruktion kann der Füllkörper pilzförmig ausgebildet sein, wobei mehrere Entlüftungskanäle in der Außenwand des kugelabschnittför- migen Kopfes vorgesehen sind. Ein pilzförmiger Füllkörper lässt sich trotz der Entlüftungskanäle verhältnismäßig einfach herstellen, wobei die in der Außenwand des Kugelabschnitts oder halbkugelförmigen Kopfes unabhängig von der Form des komplementären Bauteils, d.h. der inneren Stirnfläche des Hohlzylinders, vorgesehenen Entlüftungskanälen im Kontaktbereich zu der Stirnfläche einen für das Hydraulikmittel wirksamen Strömungsquerschnitt aufweisen, d.h. eine sichere Volumenstrombegrenzung ermöglichen.A special embodiment provides that in the hollow piston, a filling body is provided, wherein the filler body adjacent to the head region, ie the inner end face of the hollow piston and at least one venting channel is provided in the packing and / or between packing and inner wall of the hollow piston. For this purpose, the filler body can be formed with a projection projecting into the pressure chamber, which serves to guide an optional clamping element, which pushes the filler body securely into the hollow cylinder. In addition, the filler has the function of adjusting the volume of the pressure chamber to the function of the clamping device. To limit the current volume flow, which is established at an open position of the vent valve between the pressure chamber and vent hole, a vent channel is provided between the packing and the inner wall of the hollow piston, which performs a throttle function, which prevents that at very high pressure fluctuations too high a volume flow from the jig exit. Thus, the venting channel, in cooperation with the venting bore and the venting valve, thus has a direct influence on the damping behavior or on the venting and the venting volume, since, however, the damping behavior depends significantly on the design of the venting valve or the valve cross section, the necessary manufacturing tolerances for the venting Training the venting channel relatively low. Since the ventilation channels can be made larger overall, resulting in less Problems caused by soiling and deposits, which quickly lead to clogging of the channels and to functional limitations of the clamping device in the case of small cross sections. In a simple construction, the filler body can be mushroom-shaped, wherein a plurality of ventilation channels are provided in the outer wall of the spherical segment-shaped head. A mushroom-shaped filling body can be produced relatively easily despite the venting channels, wherein the venting channels provided in the outer wall of the spherical section or hemispherical head irrespective of the shape of the complementary component, ie the inner end face of the hollow cylinder, in the area of contact with the end face have a flow cross-section which is effective for the hydraulic medium have, ie allow safe flow limitation.
Zum Aufbringen einer Vorspannung auf das flexible Antriebsmittel durch die Spannvorrichtung kann zwischen Spannkolben und Gehäuse ein Spannelement, bevorzugt eine Schraubenfeder angeordnet sein. Üblicherweise erstreckt sich ein solches Spannelement bzw. eine solche Schraubenfeder von dem Boden der Kolbenbohrung bis in das Innere eines als Hohlkolben ausgebildeten Spannkolbens hinein. Das Spannelement ermöglicht auch im statischen Zustand ohne eine hydraulische Funktion eine Vorspannung auf das Antriebsmittel die zur Sicherung der Antriebe im Stillstand dient.To apply a bias voltage to the flexible drive means by the tensioning device, a tensioning element, preferably a helical spring, can be arranged between the tensioning piston and the housing. Usually, such a tensioning element or such a helical spring extends from the bottom of the piston bore into the interior of a clamping piston designed as a hollow piston. The tensioning element also allows, in the static state without a hydraulic function, a prestressing on the drive means which serves to secure the drives at standstill.
Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen Spannkolben und Innenwandung der Kolbenbohrung ein Abstreifring zum Abdichten des Leckspalts zwischen Kolbenbohrung und Spannkolben vorgesehen ist. Die beim Betrieb von Spannvorrichtungen auftretenden Druckspitzen werden sowohl über die Entlüftungseinrichtung als auch über den Spalt zwischen Kolbenbohrung und Spannkolben abgebaut. Durch die Anordnung eines Abstreifrings zwischen Spannkolben und Innenwandung der Kolbenbohrung wird der Leckspalt im statischen Zustand der Spannvorrichtung abgedichtet und ein Auslaufen des Hydraulikmittels aus dem Druckraum verhindert, so dass auch nach einer längeren Stillstandszeit bei einer erneuten dynamischen Inbetriebnahme die hydraulische Spann- und Dämpfungsfunktion sofort wieder gegeben ist. Für eine einfache kostengünstige Aufnahme kann in der Innenwandung der Kolbenbohrung eine Vertiefung zum Aufnehmen des Abstreifrings vorgesehen sein. Um auch die Montage des Abstreifrings zu erleichtern, kann die Vertiefung an der Stirnseite der Kolbenbohrung eingebracht sein. Bevorzugt ist der Abstreifring als Gummi- oder Kunststoffring ausgebildet und mit einer Dichtlippe versehen, die gegen die Außenwandung des Spannkolbens drückt und Form- schlüssig an der Kolbenoberfläche anliegt. Eine nach Innen geneigte Dichtlippe ermöglicht die sichere Funktion des Abstreifrings.A particular embodiment provides that between the clamping piston and the inner wall of the piston bore, a scraper ring is provided for sealing the leak gap between the piston bore and clamping piston. The pressure peaks occurring during operation of clamping devices are reduced both via the venting device and over the gap between the piston bore and clamping piston. The arrangement of a scraper ring between the clamping piston and the inner wall of the piston bore, the leakage gap is sealed in the static state of the clamping device and prevents leakage of the hydraulic fluid from the pressure chamber, so that even after a longer downtime at a renewed dynamic startup, the hydraulic tensioning and damping function immediately given is. For a simple inexpensive recording, a recess for receiving the scraper ring may be provided in the inner wall of the piston bore. In order to facilitate the assembly of the scraper ring, the recess may be introduced at the end face of the piston bore. Preferably, the scraper ring is formed as a rubber or plastic ring and provided with a sealing lip which presses against the outer wall of the clamping piston and molding firmly abuts the piston surface. An inwardly inclined sealing lip enables the safe functioning of the wiper ring.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt:In the following, an embodiment of the present invention will be explained in more detail. It shows:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung1 shows a section through a hydraulic tensioning device according to the invention
Die in der Fig. 1 dargestellte hydraulische Spannvorrichtung wird hauptsächlich als Kettenspanner zum Aufdrücken auf eine Spannschiene für einen Steuerkettentrieb oder anderweitigen Aggregatsantrieb bei einem Verbrennungsmotor verwendet. Die Spannvorrichtung 1 besteht dabei aus einem Gehäuse 2, in dem eine zylindrische Kolbenbohrung 3 vorgesehen ist. In der Kolbenbohrung 3 ist ein zylindrisch ausgebildeter Spannkolben 4 axial verschiebbar geführt. Der Spannkolben 4 weist auf seiner Innenseite eine zylindrische Aussparung 5 auf, die zusammen mit dem sich unterhalb des Spannkolbens 4 befindlichen Teil der Kolbenbohrung 3 einen Druckkammer 6 bildet. Am Boden der Bohrung 3 ist ein Rückschlagventil 7 angeordnet, die den Hydraulikölzulauf 8 in die Druckkammer 6 verschließt. Das Rückschlagventil 7 besteht dabei aus einem Ventilgehäuse, das im Gehäuse 2 der Spannvorrichtung 1 eingepresst ist und eine Ventilkugel und eine Ventilfeder aufnimmt. Über den Hydraulikölzulauf 8 mit Zulaufbohrung 9 erfolgt der An- schluss (nicht gezeigt) an einen Hydraulikölkreislauf eines Verbrennungsmotors. Des Weiteren ist das Gehäuse 2 mit einem Gewindeabschnitt 10 zum Anbringen der Spannvorrichtung in einer entsprechenden Aufnahme in einem Motorgehäuse ausgestattet. Bis auf weitere Anformungen im nicht dargestellten Endbereich der Spannvorrichtung 1 ist das Gehäuse 2 symmetrisch ausgebildet.The hydraulic tensioning device shown in Fig. 1 is mainly used as a chain tensioner for pressing on a tensioning rail for a timing chain drive or other aggregate drive in an internal combustion engine. The clamping device 1 consists of a housing 2, in which a cylindrical piston bore 3 is provided. In the piston bore 3, a cylindrically shaped clamping piston 4 is guided axially displaceable. The clamping piston 4 has on its inside a cylindrical recess 5, which forms a pressure chamber 6 together with the located below the clamping piston 4 part of the piston bore 3. At the bottom of the bore 3, a check valve 7 is arranged, which closes the hydraulic oil inlet 8 in the pressure chamber 6. The check valve 7 consists of a valve housing which is pressed in the housing 2 of the clamping device 1 and receives a valve ball and a valve spring. Via the hydraulic oil inlet 8 with inlet bore 9, the connection (not shown) to a hydraulic oil circuit of an internal combustion engine takes place. Furthermore, the housing 2 is provided with a threaded portion 10 for mounting the tensioning device in a corresponding receptacle in a motor housing. Except for other projections in the end region of the clamping device 1, not shown, the housing 2 is formed symmetrically.
In der Aussparung 5 des Spannkolbens 4 ist eine Druckfeder 11 angeordnet, die sich zum einen auf dem Rückschlagventil 7 abstützt und zum anderen auf die Unterseite des Kopfes 12 eines Füllkörpers 13 drückt. Der Füllkörper 13 erstreckt sich mit seinem zylindrischen Abschnitt 14 innerhalb der Druckfeder 11 , wobei der Kopf 12 gegenüber dem zylindrischen Abschnitt 14 vorsteht. Der Füllkörper 13 dient auch zur Anpassung des Volumens der Druckkammer 6 auf den jeweiligen Einsatz der Spannvorrichtung 1.In the recess 5 of the clamping piston 4, a compression spring 11 is arranged, which is supported on the one hand on the check valve 7 and on the other hand presses on the underside of the head 12 of a packing 13. The filler body 13 extends with its cylindrical portion 14 within the compression spring 11, wherein the head 12 projects from the cylindrical portion 14. The filling body 13 also serves to adapt the volume of the pressure chamber 6 to the respective use of the tensioning device 1.
Am oberen Ende der zylindrischen Aussparung 5 ist eine Entlüftungseinrichtung 15 vorgesehen. Die Entlüftungseinrichtung 15 besteht aus den Entlüftungskanälen 16 auf dem Köpf 12 des Füllkörpers 13, der Entlüftungsbohrung 17, die am oberen Ende des Spannkolbens 4, die koaxial zur Spannkolbenachse A angeordnet ist und mit den Entlüftungs- kanälen 16 in Verbindung steht, einem Entlüftungsventil 18 und einem Entlüftungsspalt 19, über den die Hydraulikflüssigkeit aus dem Spannkolben 4 austritt. Dabei besteht das Entlüftungsventil 18 aus einem Ventilsitz 20 und einem Ventilkörper 21 , wobei der Ventilsitz 20 sich auf der Außenseite des Spannkolbens 4 um die Entlüftungsbohrung 17 herum erstreckt. Der als Ventilkugel ausgebildete Ventilkörper 21 ist weiter auch Teil des mit einer zugeordneten Spannschiene in Kontakt stehendem Aufdrückmittel 22. Das Aufdrückmittel 22 umfasst weiter ein Druckstück 23. Das Drückstück 23 besitzt ein mittig koaxial zur Spannkolbenachse A angeordneten Vorsprung 24, der in Richtung des Spannkolbens 4 vorspringt und in einem von der Stirnseite des Spannkolbens 4 vorstehenden koaxial zur Spannkolbenachse verlaufenden Ringflansch 25 aufgenommen und geführt ist. Der mittige Vorsprung 24 des Druckstücks 23 weist selbst wieder eine kegelförmig ausgebildete Aufnahmevertiefung 26 auf, die an dem Ventilkörper 21 anliegt und diesen in seiner Position gegenüber dem Ventilsitz 20 hält. Der Entlüftungsspalt 19 der Entlüftungseinrichtung 15 erstreckt sich zwischen dem Druckstück 22 und der Stirnseite Spannkolbens 4, wobei zwischen der Stirnseite des Ringflansches 25 und dem Druckstück 23 auch im geschlossenen Zustand des Entlüftungsventils 18 bevorzugt ein durchgängiger Spalt vorhanden ist, während zwischen dem mittigen Vorsprung 24 des Druckstücks 23 und der Innenwandung des Ringflansches 25 unabhängig vom Öffnungszustand des Entlüftungsventils 18 nur abschnittsweise ein Spalt vorgesehen sein kann, falls die Führung des Druckstücks 23 dies erfordert.At the upper end of the cylindrical recess 5, a venting device 15 is provided. The venting device 15 consists of the venting channels 16 on the head 12 of the filling body 13, the vent hole 17, which is arranged at the upper end of the clamping piston 4, which is coaxial with the clamping piston axis A and with the venting Channels 16 is in communication, a vent valve 18 and a venting gap 19 through which the hydraulic fluid exiting the clamping piston 4. In this case, the vent valve 18 consists of a valve seat 20 and a valve body 21, wherein the valve seat 20 extends on the outside of the clamping piston 4 to the vent hole 17 around. The pressing member 22 further comprises a pressure piece 23. The pressing piece 23 has a centrally coaxial with the clamping piston axis A arranged projection 24, which in the direction of the clamping piston. 4 protrudes and is received and guided in one of the end face of the clamping piston 4 projecting coaxial with the clamping piston axis extending annular flange 25. The central projection 24 of the pressure piece 23 itself has again a conical receiving recess 26, which bears against the valve body 21 and holds it in its position relative to the valve seat 20. The vent gap 19 of the venting device 15 extends between the pressure piece 22 and the end face clamping piston 4, wherein between the end face of the annular flange 25 and the pressure piece 23 in the closed state of the vent valve 18 preferably a continuous gap is present, while between the central projection 24 of the Pressure piece 23 and the inner wall of the annular flange 25, regardless of the opening state of the vent valve 18 only partially a gap may be provided if the leadership of the pressure piece 23 requires this.
Der Füllkörper 13 hat auf der Stirnseite des Kopfes 12 vier sich radial über die Oberfläche des halbkugelförmigen oder kugelabschnittsförmigen Kopfes 12 erstreckende Entlüftungskanäle 16, die in der Mitte zusammenlaufen und in der Entlüftungsbohrung 17 münden. Der Kopf 12 wird durch die Druckfeder 11 gegen die Stirnseite der zylindrischen Aussparung 5 des Spannkolbens 4 gedrückt, wodurch die Entlüftungskanäle 16 zusammen mit der Stirnseite der Aussparung 5 ein Drosselspalt bilden, der dem Volumenstrom von der Druckkammer 6 zur Entlüftungsbohrung 17 begrenzt. Dabei ist es ausreichend, wenn sich der Kopf 12 und die Stirnseite der Aussparung 5 abschnittsweise, bzw. entlang eines Ringes berühren.The filler 13 has on the front side of the head 12 four radially extending over the surface of the hemispherical or spherical section head 12 venting channels 16, which converge in the middle and open into the vent hole 17. The head 12 is pressed by the compression spring 11 against the end face of the cylindrical recess 5 of the clamping piston 4, whereby the venting channels 16 together with the end face of the recess 5 form a throttle gap which limits the volume flow of the pressure chamber 6 to the vent hole 17. It is sufficient if the head 12 and the end face of the recess 5 in sections, or touch along a ring.
Am oberen, dem Antriebsmittel zugewandten Ende des Gehäuses 2 ist zwischen der Kolbenbohrung 3 und dem Spannkolben 4 ein Abstreifring 27 mit einer nach Innen geneigten Dichtlippe 28 vorgesehen. Der Abstreifring 27 ist in einer Vertiefung 29, die Stirnseitig in der Kolbenbohrung 3 des Gehäuses 2 vorgesehen ist, eingepresst und dichtet den Leckspalt 30 zwischen Kolbenbohrung 3 und Spannkolben 4 ab. Im Folgenden wird die Funktionsweise der oben beschriebenen Spannvorrichtung 1 näher erläutert. Im Einsatz strömt eine Hydraulikflüssigkeit über die Zulaufbohrung 9, den Hydraulikölzulauf 8 und das Rückschlagventil 7 in die Druckkammer 6 und beaufschlagt die Rückseite des Spannkolbens 4 mit einem Hydraulikdruck. Die durch den Hydraulikdruck erzeugte Spannkraft ist im dynamischen Zustand, d.h. im Betrieb des Verbrennungsmotors, in aller Regel größer als die Spannkraft durch die Druckfeder 11. Insbesondere bei der dynamischen Inbetriebnahme der Spannvorrichtung 1 durch das Anlassen des Verbrennungsmotors und beim Nachströmen des Hydraulikmittels in die Druckkammer 6 kann es zu Luftansammlungen in der Druckkammer 6 kommen. Die Luft oder ein Hydrauliköl-Luftgemisch strömt aus der Druckkammer 6 über die Entlüftungskanäle 16 in die Entlüftungsbohrung 17, wobei das Volumen durch den sich zwischen Entlüftungskanal 16 und Stirnseite der zylindrischen Aussparung 5 bildenden Drosselquerschnitt beschränkt ist, insbesondere bei einem großen Anteil von viskosem Hydrauliköl. Aus der Entlüftungsbohrung 17 strömt die Luft bzw. das Hydrauliköl durch den Ventilspalt zwischen Ventilsitz 20 und Ventilkörper 21 des Entlüftungsventils 18 in den Entlüftungsspalt 19 und von dort frei aus.At the upper, the drive means facing the end of the housing 2, a scraper ring 27 is provided with an inwardly inclined sealing lip 28 between the piston bore 3 and the clamping piston 4. The scraper ring 27 is in a recess 29, which is provided in the front side of the piston bore 3 of the housing 2, pressed and seals the leakage gap 30 between the piston bore 3 and clamping piston 4 from. In the following, the operation of the above-described clamping device 1 will be explained in more detail. In use, a hydraulic fluid flows through the inlet bore 9, the hydraulic oil inlet 8 and the check valve 7 in the pressure chamber 6 and acts on the back of the clamping piston 4 with a hydraulic pressure. The clamping force generated by the hydraulic pressure is in the dynamic state, ie in the operation of the internal combustion engine, usually greater than the clamping force by the compression spring 11. In particular, in the dynamic startup of the tensioning device 1 by the start of the internal combustion engine and the afterflow of the hydraulic fluid in the pressure chamber 6, air accumulations in the pressure chamber 6 may occur. The air or a hydraulic oil-air mixture flows from the pressure chamber 6 via the vent channels 16 in the vent hole 17, wherein the volume is limited by the between the vent channel 16 and the end face of the cylindrical recess 5 forming throttle area, especially for a large proportion of viscous hydraulic oil. From the vent hole 17, the air or hydraulic oil flows through the valve gap between the valve seat 20 and the valve body 21 of the vent valve 18 into the vent gap 19 and from there freely.
Im dynamischen Betrieb bildet sich der Ventilspalt zwischen Ventilkörper 21 und Ventilsitz 20 in Abhängigkeit des Drucks des Hydraulikmittels in der Druckkammer 6 und der Kraft aus, die von dem Antriebsmittel über das Druckstück 23 auf den Ventilkörper 21 drückt. Dabei nimmt mit einem zunehmenden Öffnungsquerschnitt des Entlüftungsventils 18 der Druck in der Druckkammer 6 ab, so dass sich durch die vom Antriebsmittel aufgeprägte Kraft der Spalt zwischen Ventilkörper 19 und Ventilsitz 20 wieder verringert oder schließt und der Druck im Druckraum 6 in Abhängigkeit des über das Rückschlagventil 7 nachströmenden Hydraulikmittels ansteigt. Bei einer konstanten Kraftübertragung von dem flexiblen Antriebsmittel über das Aufdrückmittel 22 auf den Spannkolben 4 bildet sich in Abhängigkeit der Feder- bzw. Ventilcharakteristik des Rückschlagventils 7 und dem Druck des angeschlossenen Hydraulikkreislaufs sowie dem Drosselverhalten der Entlüftungskanäle 16 ein Öffnungsquerschnitt zwischen Ventilkörper 21 und Ventilsitz 20 aus, der einen geringen Volumenstrom des Hydraulikmittels zur Entlüftung der Druckkammer 6 zulässt oder gerade eben einen Entlüftungsvolumenstrom verhindert. Im dynamischen Betrieb ist jedoch die Krafteinleitung durch das Antriebsmittel nicht konstant sondern unregelmäßig mit starken Schwankungen durch Schläge des Antriebsmittels. Daher schließt bei einer zunehmenden Krafteinleitung vom Antriebsmittel über den Ventilkörper 21 auf den Spannkolben 4 das Entlüftungsventil 18, so dass der Einrückbewegung des Spannkolbens 4 eine optimale Dämpfung des Hydraulikmittels in der Druck- kammer 6 entgegenwirkt. Demgegenüber öffnet das Entlüftungsventil 18 bei einem Nachlassen der Kraftübertragung vom Antriebsmittel, während sich gleichzeitig der Spannkolben 4 aus der Kolbenbohrung 3 herausbewegt, um eine ausreichende Spannung auf das Antriebsmittel auszuüben. Die wechselnde Kraftübertragung vom Antriebsmittel bewirkt insbesondere bei der dynamischen Inbetriebnahme der Spannvorrichtung 1 eine Pumpwirkung, die ein schnelles Entlüften der Druckkammer 6 ermöglicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Spannvorrichtungen erfolgt die Entlüftung des Druckraums 6 bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 nicht während der Einfahrbewegung des Spannkolbens 4 in die Kolbenbohrung 3, wodurch ein Teil des sich durch die Einfahrbewegung des Kolbens 4 aufbauenden Drucks in der Druckkammer 6 nicht zum Aufbau einer der Einfahrbewegung entgegenstehenden Dämpfung zur Verfügung steht, da dieser Teil für die Entlüftungsfunktion genutzt wird, sondern bei der Ausrückbewegung des Spannkolbens 4, bei der der Druck in der Druckkammer 6 abfällt und sowieso keine Dämpfung stattfindet. Folglich kann bei einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung der gesamte Druckaufbau durch die Einrückbewegung des Spannkolbens 4 für die Dämpfung dieser Einrückbewegung verwendet werden. Da im dynamischen Zustand das Entlüftungsventil 18 in Abhängigkeit der Kraftübertragung vom Antriebsmittel bzw. der Einrückbewegung des Spannkolbens 4 im Wesentlichen sofort schließt, weist die Dämpfung der Spannvorrichtung 1 einen proportionalen Verlauf zu der Krafteinleitung bzw. der Einrückbewegung auf.In dynamic operation, the valve gap between the valve body 21 and valve seat 20 is formed in response to the pressure of the hydraulic fluid in the pressure chamber 6 and the force that presses from the drive means via the pressure piece 23 on the valve body 21. In this case decreases with an increasing opening cross-section of the vent valve 18, the pressure in the pressure chamber 6, so that by the force applied by the drive means, the gap between the valve body 19 and valve seat 20 again decreases or closes and the pressure in the pressure chamber 6 as a function of the check valve 7 inflowing hydraulic fluid increases. At a constant power transmission from the flexible drive means via the pressure-exerting means 22 to the tensioning piston 4, an opening cross-section between valve body 21 and valve seat 20 is formed as a function of the spring or valve characteristic of the check valve 7 and the pressure of the connected hydraulic circuit and the throttle behavior of the venting channels 16 , which allows a small volume flow of the hydraulic fluid for venting the pressure chamber 6 or just prevents a venting volume flow. In dynamic operation, however, the introduction of force by the drive means is not constant but irregular with large fluctuations due to impacts of the drive means. Therefore, with an increasing introduction of force from the drive means via the valve body 21 to the tensioning piston 4, the venting valve 18 closes, so that the engagement movement of the tensioning piston 4 results in optimum damping of the hydraulic fluid in the pressure chamber 6 counteracts. In contrast, opens the vent valve 18 at a loss of power transmission from the drive means, while at the same time the tensioning piston 4 moves out of the piston bore 3 to exert sufficient tension on the drive means. The changing power transmission from the drive means causes a pumping action, in particular during the dynamic startup of the tensioning device 1, which allows a quick venting of the pressure chamber 6. In contrast to conventional clamping devices, the venting of the pressure chamber 6 in the clamping device 1 according to the invention is not during the retraction of the clamping piston 4 in the piston bore 3, whereby a part of the building up by the retraction of the piston 4 pressure in the pressure chamber 6 is not to build one of Retraction opposing damping is available, since this part is used for the venting function, but at the disengagement of the tensioning piston 4, in which the pressure in the pressure chamber 6 drops and anyway no attenuation takes place. Consequently, in a tensioning device according to the invention, the entire pressure build-up can be used by the engagement movement of the tensioning piston 4 for the damping of this engagement movement. Since, in the dynamic state, the venting valve 18 essentially immediately closes as a function of the force transmission from the drive means or the engagement movement of the tensioning piston 4, the damping of the tensioning device 1 has a proportional progression to the force introduction or the engagement movement.
Im statischen Zustand ist die Entlüftungseinrichtung 15 der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 geschlossen, während herkömmliche Spannvorrichtungen mit einer Drossel-Entlüftung den im dynamischen Betrieb in der Druckkammer 6 herrschenden Druck des Hydraulikmittels abbauen oder sogar sich gänzlich entleeren. Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 sinkt direkt nach der Beendigung des dynamischen Betriebs der Druck in der Druckkammer 6 leicht ab, bis das Entlüftungsventil 18 durch die Vorspannung der Federkraft gegen das Antriebsmittel schließt. Im statischen Zustand bleibt das Entlüftungsventil 18 ständig geschlossen, auch wenn Kraftübertragung aus dem Antriebsmittel und der Federkraft im Gleichgewicht sind, da die Öffnung des Entlüftungsventils 18 nur über die Krafteinwirkung des Hydraulikmittels auf den Ventilkörper 21 erfolgt. Dadurch wird im statischen Zustand ein Auslaufen des Hydraulikmittels verhindert, so dass bei einer erneuten dynamischen Inbetriebnahme die hydraulische Dämpfungsfunktion der Spannvorrichtung 1 sofort gegeben ist. Je nach Ausgestaltung der Passung zwischen Spannkolben 4 und der Kolbenbohrung 3 des Gehäuses 2 besitzt auch der Leckspalt 30 einen signifikanten Einfluss auf den statischen Zustand der Spannvorrichtung 1. Durch den zwischen Kolbenbohrung 3 und Außenwand des Spannkolbens 4 angeordneten Abstreifring 27 wird die Druckkammer 6 im statischen Zustand gedichtet und ein Auslaufen des Hydraulikmittels über den Leckspalt 30 wirkungsvoll verhindert. Auch nach einer längeren Stillstandszeit ist so die hydraulische Dämpfungsfunktion der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 sofort wieder gegeben.In the static state, the venting device 15 of the tensioning device 1 according to the invention is closed, while conventional tensioning devices with a throttle vent reduce the prevailing in dynamic operation in the pressure chamber 6 pressure of the hydraulic fluid or even completely empty. In the tensioning device 1 according to the invention, the pressure in the pressure chamber 6 drops slightly immediately after the end of the dynamic operation, until the venting valve 18 closes against the drive means by the bias of the spring force. In the static state, the vent valve 18 remains constantly closed, even if power transmission from the drive means and the spring force are in equilibrium, since the opening of the vent valve 18 takes place only on the force of the hydraulic fluid to the valve body 21. As a result, leakage of the hydraulic fluid is prevented in the static state, so that the hydraulic damping function of the tensioning device 1 is given immediately in a new dynamic startup. Depending on the design of the fit between the clamping piston 4 and the piston bore 3 of the housing 2, the leakage gap 30 has a significant influence on the static state of the tensioning device 1. By the arranged between the piston bore 3 and outer wall of the clamping piston 4 scraper ring 27, the pressure chamber 6 in the static Condition sealed and prevents leakage of the hydraulic fluid through the leakage gap 30 effectively. Even after a longer downtime so the hydraulic damping function of the clamping device 1 according to the invention is given immediately.
Der auf dem Außenumfang der Entlüftungsbohrung 17 angeordnete Ventilsitz 20 des Entlüftungsventils 18 kann entsprechend den Anforderungen an die erfindungsgemäße Spannvorrichtung angepasst werden, wodurch ein direkter Einfluss auf das Dämpfungsverhalten der Spannvorrichtung 1 ermöglicht wird. Demgegenüber besitzt der Querschnitt der Entlüftungskanäle 16 auf dem kugelabschnittsförmigen Kopf 12 des Füllkörpers 13 über die als Drossel wirkende Querschnittsfläche der Entlüftungskanäle 16 zwischen Kopf 12 und Stirnfläche der zylindrischen Aussparung 5 ein direkten Einfluss auf die Entlüftungsfunktion der Spannvorrichtung 1 und damit indirekt auch auf das Dämpfungsverhalten. Weiter wird die Entlüftungsfunktion und das Dämpfungsverhalten auch von dem Durchmesser der Entlüftungsbohrung 17, der die Angriffsfläche des Hydraulikmittels auf den Ventilkörper 21 definiert, bestimmt. Der Durchmesser der Entlüftungsbohrung wirkt sich auch auf die Auflagefläche des Ventilkörpers 21 auf dem Ventilsitz 20 aus. The arranged on the outer circumference of the vent hole 17 valve seat 20 of the vent valve 18 can be adjusted according to the requirements of the tensioning device according to the invention, whereby a direct influence on the damping behavior of the tensioning device 1 is made possible. In contrast, the cross-section of the venting channels 16 on the spherical segment-shaped head 12 of the packing 13 has a direct influence on the venting function of the tensioning device 1 and thus indirectly also on the damping behavior via the cross-sectional area of the venting channels 16 between head 12 and end face of the cylindrical recess 5. Further, the venting function and the damping behavior are also determined by the diameter of the vent hole 17, which defines the engagement surface of the hydraulic fluid on the valve body 21. The diameter of the vent hole also affects the bearing surface of the valve body 21 on the valve seat 20.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hydraulische Spannvorrichtung (1) für ein flexibles Antriebsmittel mit einem Gehäuse (2) und einem in einer Kolbenbohrung (3) des Gehäuses (2) geführten Spannkolben (4), wobei zwischen dem Gehäuse (2) und dem Spannkolben (4) ein Druckraum (6) ausgebildet ist, sowie mit einer Entlüftungseinrichtung (15) zum Entlüften des Druckraumes (6), wobei die Entlüftungseinrichtung (15) ein Entlüftungsventil (18) aufweist und ein separates Aufdrückmittel (22) vorgesehen ist, das zum Übertragen der Spannkraft auf das Antriebsmittel im Kopfbereich des Spannkolbens (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufdrückmittel (22) ein Druckstück (23) und einen als Bestandteil des Entlüftungsventils (18) ausgebildeten Ventilkörper (21) aufweist, wobei das Druckstück (23) gegenüber dem Spannkolben (4) beweglich angeordnet ist, der Ventilkörper (21) zwischen Druckstück (23) und Spannkolben (4) angeordnet ist und als Kraftübertragungsmittel zwischen Spannkolben (4) und Aufdrückmittel (22) mit dem Spannkolben (4) in direkten Kontakt steht.1. Hydraulic tensioning device (1) for a flexible drive means with a housing (2) and in a piston bore (3) of the housing (2) guided clamping piston (4), wherein between the housing (2) and the clamping piston (4) Pressure chamber (6) is formed, and with a venting device (15) for venting the pressure chamber (6), wherein the venting device (15) has a vent valve (18) and a separate Aufdrückmittel (22) is provided for transferring the clamping force the drive means is arranged in the head region of the tensioning piston (4), characterized in that the pressing means (22) has a pressure piece (23) and a valve body (21) formed as part of the ventilation valve (18), the pressure piece (23) being opposite to the pressure piece (23) Clamping piston (4) is arranged movably, the valve body (21) between the pressure piece (23) and clamping piston (4) is arranged and as a force transmission means between clamping piston (4) and Aufdrü Back means (22) with the clamping piston (4) is in direct contact.
2. Spannvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (21) als Ventilkugel ausgebildet ist und das Druckstück (23) eine Aufnahmevertiefung (26), insbesondere eine konisch- oder kegelförmig ausgebildete Aufnahmevertiefung, zum Führen der Ventilkugel aufweist.2. Clamping device (1) according to claim 1, characterized in that the valve body (21) is designed as a valve ball and the pressure piece (23) has a receiving recess (26), in particular a conical or conical receiving recess, for guiding the valve ball.
3. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkolben (4) Mittel zur Führung und/oder Sicherung des Druckstücks (23) aufweist.3. Clamping device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping piston (4) comprises means for guiding and / or securing the pressure piece (23).
4. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksstück (23) einen vorspringenden Abschnitt (24) aufweist, der in eine entsprechende Vertiefung des Kopfbereichs des Spannkolbens (4) eingreift.4. Clamping device (1) according to claim 3, characterized in that the pressure piece (23) has a projecting portion (24) which engages in a corresponding recess of the head portion of the tensioning piston (4).
5. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Druckstück (23) und dem Kopfbereich des Spannkolbens (4) ein Entlüftungsspalt (19) vorgesehen ist. 5. Clamping device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the pressure piece (23) and the head portion of the clamping piston (4) a venting gap (19) is provided.
6. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Druckstücks (23) und der Durchmesser des Spannkolbens (4) gleich sind.6. Clamping device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the diameter of the pressure piece (23) and the diameter of the tensioning piston (4) are equal.
7. Spannvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Ventilkugel zwischen 10 % und 50 %, bevorzugt zwischen 20 % und 40 %, des Durchmessers des Spannkolbens (4) beträgt.7. Clamping device (1) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the diameter of the valve ball between 10% and 50%, preferably between 20% and 40%, of the diameter of the tensioning piston (4).
8. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Kopfbereich des Spannkolbens (4) eine Entlüftungsbohrung (17) vorgesehen ist, die sich von der Außenseite des Spannkolbens (4) bis in den Druckraum (6) erstreckt.8. Clamping device (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the head region of the clamping piston (4) a vent hole (17) is provided, extending from the outside of the clamping piston (4) into the pressure chamber (6). extends.
9. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (18) ein Ventilsitz (20) aufweist und der Ventilsitz (20) auf der Außenseite des Spannkolbens (4) um die Entlüftungsbohrung (17) herum angeordnet ist.9. Clamping device (1) according to claim 8, characterized in that the vent valve (18) has a valve seat (20) and the valve seat (20) on the outside of the clamping piston (4) around the vent hole (17) is arranged around.
10. Spannvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Entlüftungsbohrung (17) zwischen 5 % und 30 %, bevorzugt zwischen 10 % und 20 %, des Durchmessers der Kolbenbohrung (3) beträgt.10. Clamping device (1) according to claim 8 or 9, characterized in that the diameter of the vent hole (17) between 5% and 30%, preferably between 10% and 20%, of the diameter of the piston bore (3).
11. Spannvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkolben (4) als Hohlkolben ausgebildet ist und der Durchmesser der Entlüftungsbohrung (17) zwischen 10 % und 40 %, bevorzugt zwischen 20 % und 30 % des Innendurchmessers des Hohlkolbens beträgt.11. Clamping device (1) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the clamping piston (4) is designed as a hollow piston and the diameter of the vent hole (17) between 10% and 40%, preferably between 20% and 30% of Inside diameter of the hollow piston is.
12. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkolben (4) als Hohlkolben ausgebildet ist und im Hohlkolben ein Füllkörper (13) vorgesehen ist, wobei der Füllkörper (13) an den Kopfbereich des Hohlkolbens angrenzt und im Füllkörper (13) und/oder zwi- sehen Füllkörper (13) und Innenwandung des Hohlkolbens mindestens ein Entlüftungskanal (16) vorgesehen ist.12. Clamping device (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the clamping piston (4) is designed as a hollow piston and in the hollow piston, a filling body (13) is provided, wherein the filling body (13) adjacent to the head region of the hollow piston and in the filling body (13) and / or between see filling body (13) and inner wall of the hollow piston at least one venting channel (16) is provided.
13. Spannvorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllkörper (13) pilzförmig ausgebildet ist und mehrere Entlüftungskanäle (16) in der Außenwand des kugelabschnittsförmigen Kopfes (12) vorgesehen sind.13. Clamping device (1) according to claim 12, characterized in that the filling body (13) is mushroom-shaped and a plurality of venting channels (16) in the outer wall of the spherical portion-shaped head (12) are provided.
14. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Spannkolben (4) und Gehäuse (2) ein Spannelement, bevorzugt eine Schraubenfeder (11), angeordnet ist.14. Clamping device (1) according to one of claims 1 to 13, characterized in that between clamping piston (4) and housing (2) a clamping element, preferably a helical spring (11) is arranged.
15. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Spannkolben (4) und Innenwandung der Kolbenbohrung (3) ein Abstreifring (27) zum Abdichten des Leckspalts (30) zwischen Kolbenbohrung (3) und Spannkolben (4) vorgesehen ist.15. Clamping device (1) according to one of claims 1 to 14, characterized in that between clamping piston (4) and inner wall of the piston bore (3) a scraper ring (27) for sealing the leakage gap (30) between the piston bore (3) and clamping piston ( 4) is provided.
16. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenwandung der Kolbenbohrung (3) eine Vertiefung (29) zum Aufnehmen des Abstreifrings (27) vorgesehen ist.16. Clamping device (1) according to claim 15, characterized in that in the inner wall of the piston bore (3) has a recess (29) for receiving the scraper ring (27) is provided.
17. Spannvorrichtung (1 ) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifring (27) eine Dichtlippe (28) aufweist, die zum Abdichten des Leckspalts (30) gegen die Außenwandung des Spannkolbens (4) drückt. 17. Clamping device (1) according to claim 15 or 16, characterized in that the wiper ring (27) has a sealing lip (28) which presses to seal the leakage gap (30) against the outer wall of the clamping piston (4).
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