DE102007031296B4

DE102007031296B4 - Spanneinrichtung für ein Zugmittel

Info

Publication number: DE102007031296B4
Application number: DE102007031296.4A
Authority: DE
Inventors: Roman Kern; Reinhard Koch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2027-07-06
Also published as: DE102007031296A1; WO2009003825A1

Abstract

Spanneinrichtung (1) für ein Zugmittel, mit einem in einem Gehäuse (2) längsbeweglich geführten, gegen das Zugmittel angefederten Kolben (3) und einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Bewegungen des Kolbens (3), mit einem im Gehäuse (2) ausgebildeten Druckraum (4), aus dem Hydraulikflüssigkeit über einen Leckspalt (7) abgeführt werden kann und wenigstens einem Ventil, das einen gegenüber einem ortsfesten Ventilabschnitt (10) beweglichen Ventilkörper (15, 18) aufweist, wobei der bewegliche Ventilkörper (15, 18) einen Kolbenabschnitt (13) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass beim Öffnen des Ventils ein die Bewegung des Ventilkörpers (15) dämpfender Spalt zwischen dem Kolbenabschnitt (13) und dem ortsfesten Ventilabschnitt (10) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenabschnitt (13) wenigstens eine mit dem Druckraum (4) verbundene axiale Bohrung (16) und wenigstens eine damit verbundene radiale Bohrung (17) und einen den ortsfesten Ventilabschnitt (10) abdichtenden Dichtabschnitt aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für ein Zugmittel, insbesondere eine Kette, mit einem in einem Gehäuse längsbeweglich geführten, gegen das Zugmittel angefederten Kolben und einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Bewegungen des Kolbens, mit einem im Gehäuse ausgebildeten Druckraum, aus dem Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Motoröl, über einen Leckspalt abgeführt werden kann und wenigstens einem Ventil, das einen gegenüber einem ortsfesten Ventilabschnitt beweglichen Ventilkörper aufweist, wobei der bewegliche Ventilkörper einen Kolbenabschnitt aufweist, der derart ausgebildet ist, dass beim Öffnen des Ventils ein die Bewegung des Ventilkörpers dämpfender Spalt zwischen dem Kolbenabschnitt und dem ortsfesten Ventilabschnitt gebildet wird.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 10 2004 040 222 A1 ist eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb bekannt, der beispielsweise bei einem Kettentrieb einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann. Ein gegen eine Kette angefederter Spannkolben ist in einem Zylinder längsverschieblich aufgenommen. Der Spannkolben und der Zylinder begrenzen einen Druckraum zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit wie Motoröl. Spannbewegungen des Spannkolbens in Richtung auf die Kette bewirken eine Vergrößerung des Druckraums, wobei infolge des sich dann einstellenden Unterdrucks ein Rückschlagventil öffnet, sodass Motoröl in den Druckraum einströmen kann. Wenn sich hingegen die Kette spannt, wird der Spannkolben einwärts, weg von der Kette gedrückt, wobei der Druckraum verkleinert wird. Während sich der Spannkolben einwärts bewegt, wird Motoröl durch einen zwischen Spannkolben und Zylinder gebildeten Leckspalt aus dem Druckraum herausgedrängt. Das Dämpfungsverhalten kann durch die Größe des Leckspalts beeinflusst werden. Wenn der Druck im Druckraum zu groß wird, öffnet ein Überdruckventil.
Weiterhin ist aus der DE 94 09 155 U1 eine gattungsgemäße Spannvorrichtung bekannt. Gezeigt ist ein Ventilkörper, der im geöffneten Zustand eine Abfuhr von Hydraulikmittel über einen axialen Kanal zulässt, wobei der axiale Kanal als seitliche, sich über einen Ventilabschnitt erstreckende Nut gestaltet ist. Eine weitere Spannvorrichtung mit einem derartigen Ventil ist aus der US 6 716 124 B2 bekannt.
In der Praxis tritt der Nachteil auf, dass Rückschlag- oder Druckbegrenzungsventile während des Betriebs der Brennkraftmaschine dynamisch angeregt werden, oftmals sind sie sogar in bewegten Komponenten eingebaut bzw. derart mit bewegten Komponenten verbunden, dass sich deren Schwingungsverhalten auf die Spanneinrichtung überträgt. Die auftretenden hohen Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen des Hydraulikfluids erzeugen starke Schwingbewegungen an den Dichtkörpern der Ventile, die sich nachteilig auf die Funktion der Ventile auswirken.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung anzugeben, deren dynamisches Verhalten verbessert ist. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spanneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2.
Um eine noch bessere Dämpfung zu erzielen und im geöffneten Zustand einen möglichst schnellen Druckabbau und ein möglichst schnelles Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum zu erzielen, ist es bei der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung vorgesehen, dass der Kolbenabschnitt wenigstens eine mit dem Druckraum verbundene axiale und wenigstens eine damit verbundene radiale Bohrung und einen den ortsfesten Ventilabschnitt abdichtenden Dichtabschnitt aufweist. Gemäß der Erfindung besteht der Kolbenabschnitt aus einem den Druckraum verschließenden Abschnitt, der die axiale und die radiale Bohrung aufweist, an diesen Abschnitt schließt sich der Dichtabschnitt an, der einen größeren Durchmesser als der Kolbenabschnitt aufweist und bei geschlossenem Ventil auf dem ortsfesten Ventilabschnitt aufliegt. Beim Öffnen des Ventils kann die Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum durch die axiale und die damit verbundene radiale Bohrung abfließen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass der Kolbenabschnitt mehrere axiale und/oder radiale Bohrungen aufweist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das dynamische Verhalten verbessert werden kann, wenn anstelle einer herkömmlichen Ventilkugel ein Ventilkörper mit einem Kolbenabschnitt eingesetzt wird, der so ausgebildet ist, dass zwischen dem Kolbenabschnitt und dem ortsfesten Ventilabschnitt ein Spalt gebildet wird, der eine dämpfende Wirkung auf den beweglichen Ventilkörper ausübt. Es wird daher bevorzugt, dass der Durchmesser des Kolbenabschnitts kleiner als der Innendurchmesser des ortsfesten Ventilabschnitts ist, wodurch vorzugsweise ein Ringspalt entsteht. Dieser Ringspalt wirkt wie ein Leckspalt und verhindert das Auftreten unerwünschter dynamischer Effekte wie Schwingungen oder Resonanzerscheinungen.
Gemäß der alternativen Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass der Kolbenabschnitt wenigstens eine mit dem Druckraum verbundene Nut und einen den ortsfesten Ventilabschnitt abdichtenden Dichtabschnitt aufweist. Die wenigstens eine Nut ist an der Außenseite des Kolbenabschnitts ausgebildet und vergrößert den zwischen dem Kolbenabschnitt und dem ortsfesten Ventilabschnitt gebildeten Spalt. Im geschlossenen Zustand wird ein Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum durch den Dichtabschnitt verhindert, der den ortsfesten Ventilabschnitt abdichtet und das vorzugsweise durch ein Federelement beaufschlagt wird. Die wenigstens eine Nut verläuft spiralförmig. Diese umlaufende Nut beruhigt ebenfalls das dynamische Verhalten des beweglichen Ventilkörpers, beim Öffnen des Ventils ist jedoch sichergestellt, dass die Hydraulikflüssigkeit schnell ausströmen kann. Bei anderen Varianten kann der Kolbenabschnitt mehrere mit dem Druckraum verbundene Nuten aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 ein nicht unter die Erfindung fallendes Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung in einer geschnittenen Ansicht;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung;
3 einen Ausschnitt einer Spanneinrichtung gemäß einem zweitem Ausführungsbeispiel;
4 einen Ausschnitt einer Spanneinrichtung gemäß einem dritten, nicht unter die Erfindung fallenden Ausführungsbeispiel;
5 einen Schnitt durch die in 4 gezeigte Spanneinrichtung entlang der Linie V-V; und
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines beweglichen Ventilelements.

1 zeigt ein nicht unter die Erfindung fallendes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Spanneinrichtung 1, die im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2 und einem in dem Gehäuse 2 längsbeweglich geführten Kolben 3 besteht. Im eingebauten Zustand liegt das äußere Ende des Kolbens 3 an einer Kette eines Zugmittels einer Brennkraftmaschine an.
Im Inneren des Gehäuses 2 und einem Teil des Kolbens 3 ist ein Druckraum 4 ausgebildet, der mit einer Hydraulikflüssigkeit wie Motoröl gefüllt ist. Ein als Druckfeder 5 ausgebildetes Federelement drückt den Kolben 3 soweit aus dem Gehäuse 2 heraus, bis ein Gleichgewicht zwischen der Federkraft und der Anpresskraft erreicht ist. Wenn der Kolben 3 in Richtung auf die Kette verschoben wird, vergrößert sich der Druckraum 4, sodass sich darin ein Unterdruck einstellt, der bewirkt, dass ein im Boden des Gehäuses 2 angeordnetes Rückschlagventil 6 öffnet und Motoröl in den Druckraum 4 nachströmen kann.
Wenn die Kette wieder gespannt wird, wird der Kolben 3 in das Gehäuse 2 hineingedrückt, wodurch der Druckraum 4 verkleinert wird. Durch einen Leckspalt 7 zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 2 wird Motoröl aus dem Druckraum 4 verdrängt. Während des normalen Betriebs führt der Kolben 3 eine oszillierende Bewegung durch, wobei der Kolbenweg normalerweise kleiner als 1 mm ist. Durch die Bewegung des Kolbens 3 kommt es zu einer Dämpfung der Schwingungen.
Wenn der Druck in dem Druckraum 4 zu groß wird, öffnet ein Überdruckventil 8, sodass das Motoröl durch eine axiale Öffnung in dem Kolben 3 ausströmen kann. Das Überdruckventil 8 umfasst einen beweglichen Ventilkörper 9, der den Druckraum 4 gegenüber einem ortsfesten Ventilabschnitt 10 abdichtet. Der bewegliche Ventilkörper 9 wird durch die Kraft einer Druckfeder 11 beaufschlagt.
Wie in 1 gezeigt ist, besteht der bewegliche Ventilkörper 9 aus einem ersten Abschnitt 12, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Bohrung des ortsfesten Ventilabschnitts 10 ist und einem an den Abschnitt 12 angeformten Kolbenabschnitt 13, der sich im geschlossenen Zustand im Bereich des ortsfesten Ventilabschnitts 10 befindet. Im geschlossenen Zustand erfolgt die Abdichtung des Druckraums 4 durch den Abschnitt 12 des beweglichen Ventilkörpers, der auf einer Ringfläche des ortsfesten Ventilabschnitts 10 aufliegt. Zwischen dem Kolbenabschnitt 13 und dem ortsfesten Ventilabschnitt 10 ist ein Ringspalt 14 gebildet, der die Bewegung des beweglichen Ventilkörpers 9 dämpft, wenn dieser dynamisch angeregt wird. Beim Öffnen des Überdruckventils 8 kann die Hydraulikflüssigkeit durch den Ringspalt 14 aus dem Druckraum 4 und das vordere Ende des Kolbens 3 ausströmen.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung, wobei für identische Komponenten dieselben Bezugszahlen wie in 1 verwendet werden. Der Kolben 3 und das Gehäuse 2 sind wie in dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut. Anders als in 1 weist der bewegliche Ventilkörper 15 im Bereich seines Kolbenabschnitts eine axiale Bohrung 16 und eine mit dieser verbundene radiale Bohrung 17 auf. Bei geschlossenem Überdruckventil liegt der bewegliche Ventilkörper 15 auf der Ringfläche des ortsfesten Ventilabschnitts 10 auf und verschließt den Druckraum 4. Beim Öffnen des Überdruckventils kann Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum 4 über die axiale Bohrung 16 und die radiale Bohrung 17 in das äußere Ende des Kolbens 3 und von dort nach außen abfließen. Durch die Bohrungen 16, 17 kann ein größeres Volumen abfließen, sodass der in dem Druckraum 4 herrschende Überdruck schlagartig abgebaut werden kann.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung, wobei lediglich der Bereich des Überdruckventils gezeigt ist. Der bewegliche Ventilkörper 18 besteht aus einem Kolbenabschnitt 13, der wie in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist und eine axiale Bohrung 16 und eine radiale Bohrung 17 aufweist. Die Abdichtung des Druckraums 4 erfolgt durch einen Ventilabschnitt 19, der schräg ausgebildet ist und im geschlossenen Zustand auf der Ringfläche 20 des ortsfesten Ventilabschnitts 10 aufliegt und den Druckraum 4 verschließt. Wenn das Überdruckventil gegen die Kraft der Druckfeder 11 geöffnet wird, wird der bewegliche Ventilkörper 18 in der in 3 gezeigten Ansicht angehoben, sodass die Hydraulikflüssigkeit von dem Druckraum 4 über die axiale Bohrung 16, die radiale Bohrung 17 und an dem Ventilabschnitt 19 vorbei in das obere Ende des Kolbens 3 fließt.
Die 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung. 4 ist eine geschnittene Seitenansicht, 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V. Der bewegliche Ventilkörper 21 weist insgesamt vier über den Umfang verteilte Nuten 22 auf, die sich vertikal an der Außenseite des Kolbenabschnitts erstrecken. Der Ventilabschnitt 19 dichtet wie in dem Ausführungsbeispiel von 3 den Druckraum im geschlossenen Zustand ab. Beim Öffnen des Überdruckventils strömt Hydraulikflüssigkeit von dem Druckraum 4 durch die Nuten 22 an dem Ventilabschnitt 19 vorbei zum äußeren Ende des Kolbens 3. Durch die Nuten 22 kann schnell eine vergleichsweise große Menge Hydraulikflüssigkeit ausströmen, sodass der Druck schlagartig abgebaut wird.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines beweglichen Ventilkörpers 23, der aus einem Ventilabschnitt 19 zum Abdichten der Ringfläche des ortsfesten Ventilabschnitts 10 und einem Kolbenabschnitt 24 besteht, der an seiner Außenseite eine spiralförmig umlaufende Nut 25 aufweist. Im geschlossenen Zustand bewirkt die Nut 25 eine Beruhigung der Bewegung des beweglichen Ventilkörpers 23, wenn dieser durch dynamische Effekte angeregt wird. Nach dem Öffnen des Ventils strömt die Hydraulikflüssigkeit durch den Freiraum zwischen dem Kolbenabschnitt 24 und der Ausnehmung des ortsfesten Ventilkörpers an dem Ventilabschnitt 19 aus.
Bezugszeichenliste

1: Spanneinrichtung
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Druckraum
5: Druckfeder
6: Rückschlagventil
7: Leckspalt
8: Überdruckventil
9: Ventilkörper
10: ortsfester Ventilabschnitt
11: Druckfeder
12: Ventilabschnitt
13: Kolbenabschnitt
14: Ringspalt
15: Ventilkörper
16: Bohrung
17: Bohrung
18: Ventilkörper
19: abdichtender Ventilabschnitt
20: Ringfläche
21: Ventilkörper
22: Nut
23: Ventilkörper
24: Kolbenabschnitt
25: Nut

Claims

Spanneinrichtung (1) für ein Zugmittel, mit einem in einem Gehäuse (2) längsbeweglich geführten, gegen das Zugmittel angefederten Kolben (3) und einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Bewegungen des Kolbens (3), mit einem im Gehäuse (2) ausgebildeten Druckraum (4), aus dem Hydraulikflüssigkeit über einen Leckspalt (7) abgeführt werden kann und wenigstens einem Ventil, das einen gegenüber einem ortsfesten Ventilabschnitt (10) beweglichen Ventilkörper (15, 18) aufweist, wobei der bewegliche Ventilkörper (15, 18) einen Kolbenabschnitt (13) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass beim Öffnen des Ventils ein die Bewegung des Ventilkörpers (15) dämpfender Spalt zwischen dem Kolbenabschnitt (13) und dem ortsfesten Ventilabschnitt (10) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenabschnitt (13) wenigstens eine mit dem Druckraum (4) verbundene axiale Bohrung (16) und wenigstens eine damit verbundene radiale Bohrung (17) und einen den ortsfesten Ventilabschnitt (10) abdichtenden Dichtabschnitt aufweist.
Spanneinrichtung (1) für ein Zugmittel, mit einem in einem Gehäuse (2) längsbeweglich geführten, gegen das Zugmittel angefederten Kolben (3) und einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Bewegungen des Kolbens (3), mit einem im Gehäuse (2) ausgebildeten Druckraum (4), aus dem Hydraulikflüssigkeit über einen Leckspalt (7) abgeführt werden kann und wenigstens einem Ventil, das einen gegenüber einem ortsfesten Ventilabschnitt (10) beweglichen Ventilkörper (23) aufweist, wobei der bewegliche Ventilkörper (23) einen Kolbenabschnitt (24) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass beim Öffnen des Ventils ein die Bewegung des Ventilkörpers (23) dämpfender Spalt zwischen dem Kolbenabschnitt (24) und dem ortsfesten Ventilabschnitt (10) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenabschnitt (24) wenigstens eine mit dem Druckraum (4) verbundene Nut (25) und einen den ortsfesten Ventilabschnitt (10) abdichtenden Ventilabschnitt (19) aufweist, wobei die wenigstens eine Nut (25) spiralförmig verläuft.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kolbenabschnitts (13, 24) kleiner als der Innendurchmesser des ortsfesten Ventilabschnitts (10) ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenabschnitt (13) mehrere axiale und/oder radiale Bohrungen (16, 17) aufweist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenabschnitt (24) mehrere mit dem Druckraum (4) verbundene Nuten (25) aufweist.
Spanneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Rückschlagventil (6) oder ein Überdruckventil (8) ist.