DE102009008803A1

DE102009008803A1 - Hydraulischer Spanner

Info

Publication number: DE102009008803A1
Application number: DE102009008803A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kurematsu
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-08-20
Also published as: GB2459165B; JP2009192031A; GB2459165A; KR20090089252A; GB0900637D0; US20090209378A1; CN101526125A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Spanner (100), aufweisend ein Gehäuse (110), einen Plungerkolben (120), der verschiebbar in einer Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111) aufgenommen ist, wobei der Plungerkolben (120) in Verbindung mit der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111) eine Hochdruckölkammer bildet, eine Plungerkolbenfeder (130), ein Rückschlagventil (140), eine innere Büchsen-Aufnahmeöffnung (121), die im Plungerkolben (120) ausgebildet ist, wobei die Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) eine Öffnung, welche dem Boden der Hochdruckölkammer gegenüber liegt, und ein Ende entfernt von dieser Öffnung aufweist, eine innere Büchse (150), die verschiebbar in der Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) aufgenommen ist, und die Hochdruckölkammer in zwei Teile unterteilt, wobei die innere Büchse (150) ein Ende aufweist, das entfernt vom Ende der Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) angeordnet ist, und eine die innere Büchse vorspannende Büchsenfeder (155) aufweist, die in Kontakt mit dem Ende der Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) ist und die Büchse (150) in Anlage an das Rückschlagventil (140) zwängt.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Spanner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und betrifft insbesondere Spanner, um einem endlosen, umlaufenden Zugmittel eines Getriebes, wie beispielsweise einem Steuerriemen oder einer Steuerkette eines Fahrzeugmotors, eine geeignete Spannung aufzuerlegen.
Hydraulische Spanner mit Rückschlagventilen werden weit verbreitet genutzt, um Taktsteuerriemen oder Taktsteuerketten, die zur Übertragung einer Drehbewegung zwischen einer Kurbelwelle und einer oder mehreren Nockenwellen eines Fahrzeugmotors dienen, eine geeignete Spannung aufzuerlegen, und um Schwingungen zu unterdrücken.
Wie in 7 gezeigt, ist ein herkömmlicher hydraulischer Spanner 500 üblicherweise an einem Motor benachbart der lockeren Seite einer Taktsteuerkette C montiert, welche durch ein Kurbelwellenzahnrad S1 angetrieben wird und Nockenwellenzahnräder S2 antreibt. Ein Plungerkolben 520 steht in Längsrichtung verschiebbar über ein Gehäuse 510 über und erlegt der lockeren Seite der Taktsteuerkette C eine Spannung auf, indem er gegen die Rückseite eines schwenkbar angebrachten Hebels L1 drückt, an welchem die Taktsteuerkette C entlang gleitet. Auf der gespannten Seite der Taktsteuerkette C ist eine feste Führung L2 vorgesehen. Die Zahnräder und die Kette bewegen sich in den durch die Pfeile in 12 angedeuteten Richtungen.
Wie in 8 gezeigt, passt bei dem herkömmlichen hydraulischen Spanner 500 der hohle zylinderformige Plungerkolben 520 verschiebbar in eine Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511, die in dem Gehäuse 510 ausgebildet ist. Durch den Plungerkolben 520 und die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511 wird eine Hochdruckölkammer R gebildet. Der Plungerkolben 520 wird durch eine gewickelte Plungerkolbenfeder 530 in Ausfahrrichtung vorgespannt.
Eine Rückschlagventileinheit 540 ist in den Bodenbereich der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511 eingepresst. Die Rückschlagventileinheit ermöglicht es dem Öl von einer Ölversorgungsquelle (nicht dargestellt) unter Druck in die Hochdruckölkammer R zu strömen, aber blockiert ein Rückströmen von Öl.
Die Rückschlagventileinheit 540 weist eine Ventilkugel 541, eine Kugelführung 542, welche die Ventilkugel 541 umgibt, einen Rückhalter 543, der an einem Ende der Kugelführung 542 angebracht ist, und einen Ventilsitz 544 auf, der am gegenüberliegenden Ende der Kugelführung 542 fixiert ist. Die Ventilkugel kann sich über einen durch den Rückhalter begrenzten Bereich in Richtung auf und weg vom Ventilsitz bewegen. Wenn die Ventilkugel weg von dem Ventilsitz bewegt wird, kann Öl durch die Rückschlagventileinheit 540 in die Hochdruckölkammer R strömen. Wenn die Ventilkugel in Kontakt mit dem Ventilsitz ist, blockiert sie ein Rückströmen von Öl.
Der Spanner weist ferner eine am Plungerkolben 220 ausgebildete Zahnstange 522 und eine Sperrklinke 560 auf, die schwenkbar am Gehäuse 510 angebracht und durch eine die Sperrklinke vorspannende Feder 561 in Richtung der Zahnstange 522 vorgespannt ist. Die Zahnstange und die Sperrklinke dienen als Klinkenmechanismus, welcher die Einfahrbewegung des Plungerkolbens auf einen Weg begrenzt, welcher dem Spiel des Klinkenmechanismus entspricht.
Während des Betriebs des Spanners leckt Öl aus der Hochdruckölkammer R durch einen kleinen Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Plungerkolbens 520 und der Innenumfangsfläche der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511 und wird nach außerhalb des Gehäuses 510 abgegeben. Auf Grund der Viskosität des Öls herrscht ein Strömungswiderstand im Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung. Dieser Strömungswiderstand ermöglicht es dem Spanner, eine Dämpfungswirkung auszuüben, Stöße zu absorbieren, die auf den Plungerkolben 520 wirken, und Schwingungen des Plungerkolbens 520 zu verringern. Die Kraft, die auf den Plungerkolben durch den Druck des der Hochdruckölkammer zugeführten Öls und die drückende Kraft der Plungerkolbenfeder 530 werden addiert. Ein Beispiel eines derartigen hydraulischen Spanners mit den oben beschriebenen Merkmalen ist in der EP 1 584 843 A2 offenbart.
Bei dem herkömmlichen hydraulischen Spanner wird Öl der Hochdruckölkammer R über eine motorbetriebene Pumpe zugeführt. Wenn der Motor angehalten wird, wird ebenfalls die Ölversorgung in die Hochdruckölkammer gestoppt. Einiges vom in der Hochdruckölkammer verbliebenen Öl leckt weiter durch den Spalt zwischen dem Plungerkolben und der Innenumfangsfläche der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung, wird nach außen abgegeben und durch Luft ersetzt. Wenn der Motor wieder gestartet wird, nachdem er für eine längere Zeit ausgeschaltet war, ist eine gewisse Zeitspanne erforderlich, um das fehlende Öl in der Hochdruckölkammer zu ersetzen, weshalb der Dämpfungseffekt des Spanners verzögert einsetzt. Somit hat der herkömmliche hydraulische Spanner unterschiedliche Eigenschaften bei einem Motorstart und während des normalen Motorbetriebs.
Insbesondere beim Motorstart, wenn Öl in die Hochdruckölkammer R ergänzt wird, ist der Beitrag des viskosen Ölstroms durch den Leckageweg in Bezug auf den Widerstand gegen einen Druck in Einfahrrichtung auf den Plungerkolben im Wesentlichen null. Der Widerstand gegen eine Belastung des Plungerkolbens entspricht im Wesentlichen der von der Plungerkolbenfeder 530 ausgeübten Gegenkraft sowohl wenn der Plungerkolben sich in Ausfahrrichtung als auch, wernn der Plungerkolben sich in Einfahrrichtung bewegt. Beim Motorstart sind die drückende Kraft und die Dämpfungswirkung des Spanners auf einem niedrigeren Niveau als während des normalen Motorbetriebs.
Andererseits blockiert beim normalen Betrieb des Motors, wenn der Plungerkolben 520 in Einfahrrichtung gedrückt wird, das Rückschlagventil 540 ein Strömen von Öl aus der Hochdruckölkammer R, wie in 9 dargestellt. Somit wird der Druck innerhalb der Hochdruckölkammer R im Ergebnis des Strömungswiderstands des Öls durch den kleinen Spalt zwischen dem Plungerkolben 520 und der Innenumfangsfläche der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 511 erhöht. Die durch den Plungerkolben 520 ausgeübte drückende Kraft ist ein Ergebnis der Kraft, die durch den Öldruck ausgeübt wird, und der Kraft, die durch die Plungerkolbenfeder 530 ausgeübt wird. Wenn der Plungerkolben 520 sich in Ausfahrrichtung bewegt, öffnet sich das Rückschlagventil 540, so dass Öl unter Druck in die Hochdruckölkammer R nachströmen kann, wie in 10 gezeigt. In diesem Fall ist die drückende Kraft, die durch den Plungerkolben 520 ausgeübt wird, die Summe der Kraft, die durch den Druck der Ölversorgung ausgeübt wird, und der Kraft, die durch die Plungerkolbenfeder 530 ausgeübt wird.
Bei einem Motorstart sind somit die drückende Kraft und die Dämpfungswirkung des Spanners kleiner als während des normalen Betriebs des Motors. Die vorstehend beschriebenen Zustände sind in 11 zusammengefasst.
Beim Motorstart sind die durch den Plungerkolben ausgeübte Kraft T01, wenn er in Einfahrrichtung gedrückt wird, und die drückende Kraft T02, die ausgeübt wird, wenn der Plungerkolben ausfährt, beide gleich groß wie die Kraft Ts, die durch die den Plungerkolben vorspannende Plungerkolbenfeder ausgeübt wird, d. h. T01 = T02 = Ts
Beim normalen Betrieb des Motors ist die durch den Plungerkolben ausgeübte drückende Kraft T11, wenn der Plungerkolben in Einfahrrichtung gedrückt wird, gleich der Summe der Kraft Ts, die durch die den Plungerkolben vorspannende Plungerkolbenfeder ausgeübt wird, und der Kraft Tp1, die durch das in der Hochdruckölkammer zusammengedrückte Öl ausgeübt wird, d. h. T11 = Ts + Tp1.
Beim normalen Betrieb des Motors ist die durch den ausfahrenden Plungerkolben ausgeübte drückende Kraft T12 gleich der Summe der Kraft Ts, die durch die den Plungerkolben vorspannende Plungerkolbenfeder ausgeübt wird, und der Kraft Tp2, die durch den Druck der Ölversorgung ausgeübt wird, d. h. T12 = Ts + Tp2.
Wenn die Kräfte T11 und T12, die während des normalen Betriebs des Motors wirken, auf ihr optimales Niveau eingestellt werden, sind die Kräfte T01 und T02, die während des Motorstarts wirken, zu gering. Folglich ist die Kraft, welche einem umlaufenden Zugmittel auferlegt wird, ungeeignet, die Erzeugung von Schwingungen und Geräuschen zu verhindern.
Ferner werden, wenn die drückende Kraft Ts der den Plungerkolben vorspannenden Plungerkolbenfeder erhöht wird, um die Kräfte T01 und T02 zu erhöhen und so die Erzeugung von Schwingungen und Geräuschen zu verhindern, die drückenden Kräfte T11 und T12 des Plungerkolbens zu groß. Insbesondere wird der Taktsteuerkette oder dergleichen eine zu große Spannung auferlegt, wenn die drückende Kraft T12, die während des Ausfahrens des Plungerkolbens ausgeübt wird, zu groß wird, was in Gleitkontaktgeräuschen, einem erhöhten Verschleiß und dem erhöhten Risiko eines Brechens der Taktsteuerkette und der Zahnräder des Getriebes resultiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen hydraulischen Spanner der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein hydraulischer Spanner zur Verfügung gestellt werden, bei dem Schwingungen und Geräusche während eines Motorstarts, wenn der Spanner noch mit Öl gefüllt wird, verringert werden, und der dazu in der Lage ist, eine geeignete drückende Kraft während des normalen Betriebs des Motors, wenn der Spanner mit Öl gefüllt ist, aufrecht zu erhalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen hydraulischen Spanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße hydraulische Spanner weist ein Gehäuse mit einer hierin ausgebildeten Plungerkolben-Aufnahmeöffnung und einen Plungerkolben auf, der verschiebbar in der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung aufgenommen ist und durch die Öffnung in Ausfahrrichtung vorsteht, wobei der Plungerkolben in Verbindung mit der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung eine Hochdruckölkammer bildet. Eine den Plungerkolben in Ausfahrrichtung vorspannende Plungerkolbenfeder ist in der Hochdruckölkammer aufgenommen. Ein Rückschlagventil ist im Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung angeordnet, um ein Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer zu ermöglichen und ein Rückströmen von Öl aus der Hochdruckölkammer zu blockieren. Ferner ist eine innere Büchsen-Aufnahmeöffnung im Plungerkolben ausgebildet, wobei die Büchsen-Aufnahmeöffnung eine Öffnung, welche dem Boden der Hochdruckölkammer gegenüber liegt, und ein Ende entfernt von dieser Öffnung aufweist. Eine innere Büchse ist verschiebbar in der Büchsen-Aufnahmeöffnung aufgenommen und unterteilt die Hochdruckölkammer in zwei Teile. Eine die innere Büchse vorspannende Büchsenfeder ist in Kontakt mit dem Ende der Büchsen-Aufnahmeöffnung und spannt die Büchse in Anlage an das Rückschlagventil vor.
Während des normalen Betriebs des Motors wird während einer Ausfahrbewegung des Plungerkolbens im innerhalb der Büchsen-Aufnahmeöffnung ausgebildeten Teil der Hochdruckölkammer ein Unterdruck erreicht. Dieser Unterdruck wirkt der Kraft entgegen, welche durch die Büchsenfeder auf den Plungerkolben ausgeübt wird. Somit wird durch den Plungerkolben während des normalen Motorbetriebs keine übermäßige Kraft ausgeübt, und eine geeignete drückende Kraft kann aufrechterhalten werden.
Vorzugsweise hat die innere Büchse ein vorderes Ende, wobei die Gestalt des vorderen Endes der Büchse einen Spalt für ein Strömen von Öl durch das Rückschlagventil in die Hochdruckölkammer bildet. Im Ergebnis kann der Öldurchfluss beim erfindungsgemäßen hydraulischen Spanner gleich sein, wie der Öldurchflusseines herkömmlichen hydraulischen Spanners ohne innere Büchse, und während des normalen Motorbetriebs kann der gleiche Dämpfungseffekt wirken.
Der Spanner kann beliebige Arten von Rückschlagventilen verwenden. Ferner kann die innere Büchse aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, wie beispielsweise Metall, z. B. Eisen, einem Kunststoff oder dergleichen.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Spanners,
2 eine Schnittdarstellung des Spanners von 1 bei einem Motorstart, wenn ein Druck von in Einfahrrichtung auf den Plungerkolben wirkt,
3 eine Schnittdarstellung des Spanners von 1 bei einem Motorstart, wenn der Plungerkolben ausfährt,
4 eine Schnittdarstellung des Spanners von 1 bei einem normalen Betrieb des Motors, wenn ein Druck von in Einfahrrichtung auf den Plungerkolben wirkt,
5 eine Schnittdarstellung des Spanners von 1 bei einem normalen Betrieb des Motors, wenn der Plungerkolben ausfährt,
6 eine tabellarische Darstellung der verschiedenen, unter unterschiedlichen Bedingungen auftretenden und durch den Plungerkolben des Spanners ausgeübten Kräfte,
7 eine schematische Darstellung des Taktsteuerantriebs eines herkömmlichen Fahrzeugmotors,
8 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen hydraulischen Spanners,
9 eine Schnittdarstellung des herkömmlichen Spanners von 8 bei einem Motorstart, wenn ein Druck von in Einfahrrichtung auf den Plungerkolben wirkt,
10 eine Schnittdarstellung des herkömmlichen Spanners von 8 bei einem Motorstart, wenn der Plungerkolben ausfährt, und
11 eine tabellarische Darstellung der verschiedenen, unter unterschiedlichen Bedingungen auftretenden und durch den Plungerkolben des herkömmlichen Spanners ausgeübten Kräfte.
Bei einem hydraulischen Spanner 100, der in 1 gezeigt ist, ist ein hohler, zylinderförmiger Plungerkolben 120 verschiebbar in einer in einem Gehäuse 110 ausgebildeten Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111 aufgenommen. Eine hohle innere Büchse 150 passt verschiebbar in eine innere Büchsen-Aufnahmeöffnung 121, die im Plungerkolben 120 ausgebildet ist. Der hohle Plungerkolben hat ein Sackloch mit einer Öffnung, die in Richtung des Bodens der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung weist, und die hohle Büchse hat ein Sackloch mit einer Öffnung, die in entgegengesetzter Richtung weist.
Die innere Büchse 150 trennt die Hochdruckölkammer in zwei Teile R1 und R2. Der erste Teil R1 der Hochdruckölkammer wird durch die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111, den Plungerkolben 120 und das Äußere der Hülse 150 definiert. Ein begrenzter Ölleckageweg ist zwischen einem zylinderformigen äußeren Teil des Plungerkolbens und der Innenwand der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung vorgesehen. Der zweite Teil R2 der Hochdruckölkammer wird durch das Innere des Plungerkolbens 120 und das Innere der inneren Hülse 150 definiert. Ein begrenzter Ölleckageweg ist zwischen einem zylinderformigen äußeren Teil der Hülse 150 und der zylinderformigen Innenwand des Plungerkolbens vorgesehen.
Eine gewickelte, den Plungerkolben vorspannende Plungerkolbenfeder 130 ist im ersten Teil R1 der Hochdruckölkammer aufgenommen. Die Plungerkolbenfeder 130 umgibt die Hülse 150, drückt gegen den Teil des Plungerkolbens um die Öffnung des im Plungerkolben ausgebildeten Sacklochs und spannt den Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung vor.
Im zweiten Teil R2 der Hochdruckölkammer, welche durch die innere Hülse 150 und die Hülsen-Aufnahmeöffnung 121 gebildet ist, zwängt eine innere, die Hülse vorspannende Hülsenfeder 155 die Hülse 150 aus dem Plungerkolben und in Richtung des Bodens der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung. Gleichzeitig vergrößert die Hülsenfeder 155 die auf den Plungerkolben durch die Plungerkolbenfeder 130 ausgeübte Kraft. Folglich tragen beide Federn 130 und 155 additiv zu der den Plungerkolben 120 in Ausfahrrichtung vorspannenden Kraft bei.
Eine Rückschlagventileinheit 140 ist in den Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111 eingebaut, um ein Strömen von Öl von einer Ölversorgungsquelle (nicht dargestellt) unter Druck in den ersten Teil R1 der Hochdruckölkammer zu ermöglichen, wobei gleichzeitig ein Rückströmen von Öl blockiert wird.
Die Rückschlagventileinheit 140 weist eine Ventilkugel 141, einen Ventilsitz 144, eine Kugelführung 142, welche die Ventilkugel umgibt, wobei sie es der Ventilkugel 141 erlaubt, sich frei in Richtung zu und weg von dem Ventilsitz 144 zu bewegen, und einen Rückhalter 143 auf, welcher an der Kugelführung 142 fixiert ist. Der Rückhalter hält die Ventilkugel in der Kugelführung, wobei es der Ventilkugel möglich ist, sich in Richtung zu und weg vom Ventilsitz 144 in einem begrenzten Bereich zu bewegen.
Eine Zahnstange 122, die am Plungerkolben 120 ausgebildet ist, steht in Eingriff mit einer Sperrklinke 160, die schwenkbar an dem Gehäuse 110 angebracht ist und durch eine Feder 161 in Kontakt mit der Zahnstange 122 vorgespannt ist, um es dem Plungerkolben zu ermöglichen, sich in Ausfahrrichtung zu bewegen, während sie das Rückfahren des Plungerkolbens auf einen Weg, der dem Spiel des Klinkenmechanismus entspricht, beschränkt. Dieser Klinkenmechanismus ist jedoch optional, d. h. er kann auch entfallen.
Das vorstehende Ende 151 der inneren Büchse 150 liegt an der Kugelführung 142 an, wodurch die Bewegung der inneren Büchse relativ zum Gehäuse 110 begrenzt wird. Das vorstehende Ende 151 ist angefast, wobei es die Gestalt eines Kegelstumpfs aufweist, wodurch ein Spalt für ein Strömen von Öl durch das Rückschlagventil in den ersten Teil R1 der Hochdruckölkammer vorgesehen wird. Wenn der Plungerkolben 120 bei einem Motorstart in Einfahrrichtung gedrückt wird, wie in 2 dargestellt, befinden sich beide Teile R1 und R2 der Hochdruckölkammer in einem entleerten Zustand. Der Strömungswiderstand des Öls trägt nicht wesentlich zur durch den Plungerkolben ausgeübten drückenden Kraft bei, und deshalb entspricht die drückende Kraft T01, die durch den Plungerkolben 120 ausgeübt wird, der Summe der durch die den Plungerkolben vorspannenden Plungerkolbenfeder 130 ausgeübten Kraft Ts1 und der durch die die innere Büchse vorspannenden Büchsenfeder 155 ausgeübten Kraft Ts2, d. h. T01 = Ts1 + Ts2.
Wenn beim Motorstart der Plungerkolben 120 sich in Ausfahrrichtung bewegt, wie in 3 dargestellt, sind beide Teile R1 und R2 der Hochdruckölkammer noch in einem ölentleerten Zustand. Also trägt auch in diesem Fall der Strömungswiderstand des Öls nicht wesentlich zur durch den Plungerkolben ausgeübten drückenden Kraft bei. Deshalb entspricht die drückende Kraft T02, die durch den Plungerkolben 120 ausgeübt wird, der Summe der durch die den Plungerkolben vorspannenden Plungerkolbenfeder 130 ausgeübten Kraft Ts1 und der durch die die innere Büchse vorspannenden Büchsenfeder 155 ausgeübten Kraft Ts2, d. h. T02 = Ts1 + Ts2.
Während des normalen Motorbetriebs, wenn die Teile R1 und R2 der Hochdruckölkammer vollständig mit Öl gefüllt sind, wirken, wenn der Plungerkolben 120 in Einfahrrichtung gedrückt wird, die drückende Kraft Ts1 der den Plungerkolben vorspannenden Plungerkolbenfeder 130 und die drückende Kraft Ts2 der die innere Büchse vorspannenden Büchsenfeder 155 als Komponenten der drückenden Kraft T11 zusammen, die durch den Plungerkolben 120 ausgeübt wird. Zusätzlich wird auf Grund des Strömungswiderstands des viskosen Öls durch den kleinen Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der inneren Büchse 150 und der Innenumfangsfläche der Büchsen-Aufnahmeöffnung 121 der Öldruck in dem zweiten Teil R2 der Hochdruckölkammer erhöht. Ein Rückströmen von Öl wird durch die Rückschlagventileinheit 140 blockiert. Ferner wird als Ergebnis des Strömungswiderstands des Öls durch den kleinen Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Plungerkolbens 120 und der Innenumfangsfläche der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111 auch der Druck im ersten Teil R1 der Hochdruckölkammer erhöht. Somit wirken die drückende Kraft Tp11 auf Grund des Drucks im ersten Teil R1 der Hochdruckölkammer und die drückende Kraft Tp21 auf Grund des Drucks im zweiten Teil R2 der Hochdruckölkammer additiv. Die gesamte drückende Kraft T11, die durch den Plungerkolben ausgeübt wird ergibt sich durch T11 = Ts1 + Ts2 + Tp11 + Tp21.
Wenn der Plungerkolben 120 während des normalen Betriebs des Motors in Ausfahrrichtung bewegt wird, wirken die drückende Kraft Ts1 der Plungerkolbenfeder 130 und die drückende Kraft Ts2 der Hülsenfeder 155 additiv als Komponenten der Gesamtkraft T12 zusammen, die durch den Plungerkolben 120 ausgeübt wird. Somit strömt, da die Rückschlagventileinheit 140 öffnet, wenn sich der Plungerkolben in Ausfahrrichtung bewegt, Öl in den ersten Teil R1 der Hochdruckölkammer und der Druck hierin entspricht dem Ölversorgungsdruck, was in einer drückenden Kraftkomponente Tp12 resultiert, welche zu den Federkraftkomponenten Ts1 und Ts2 hinzuaddiert wird.
Andererseits gibt es auf Grund der Viskosität des Öls auch einen Strömungswiderstand gegen ein Strömen von Öl in den zweiten Teil R2 der Hochdruckölkammer durch den kleinen Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der inneren Büchse 150 und der Innenumfangsfläche der Büchsen-Aufnahmeöffnung 121 im Plungerkolben, wenn sich der Plungerkolben in Ausfahrrichtung bewegt und das Volumen des zweiten Teils R2 der Hochdruckölkammer vergrößert. Im Ergebnis wird ein Unterdruck im zweiten Teil R2 der Hochdruckölkammer erzeugt, welcher der Ausfahrbewegung des Plungerkolbens entgegenwirkt. Dieser Unterdruck resultiert in einer Kraft Tp22, die in eine Richtung wirkt, welche den Plungerkolben in die Plungerkolben-Aufnahmeöffnung 111 zwängt. Diese Kraft Tp22 wird von der Summe der Federkräfte und der Kraft auf Grund des Ölversorgungsdrucks abgezogen, mit dem Ergebnis, dass die Kraft T12, die durch den Plungerkolben ausgeübt wird, sich ergibt durch T12 = Ts1 + Ts2 + Tp12 – Tp22.
Die Kräfte, die durch den Plungerkolben 120 unter den vier oben beschriebenen Bedingungen ausgeübt werden, sind in der Tabelle von 6 aufgeführt.
Während des Motorstarts, wenn die Teile R1 und R2 der Hochdruckölkammer noch nicht mit Öl gefüllt sind, ist die durch den Plungerkolben ausgeübte Kraft gegeben durch T01 = T02 = Ts1 + Ts2.
Während des normalen Motorbetriebs, bei dem die Teile R1 und R2 der Hochdruckölkammer mit Öl gefüllt sind, ist, wenn der Plungerkolben in Einfahrrichtung gedrückt wird, die Kraft T11, die durch den Plungerkolben ausgeübt wird, gegeben durch T11 = Ts1 + Ts2 + Tp11 + Tp21.
Während des normalen Motorbetriebs, bei dem die Teile R1 und R2 der Hochdruckölkammer mit Öl gefüllt sind, ist, wenn der Plungerkolben sich in Ausfahrrichtung bewegt, die Kraft T12, die durch den Plungerkolben ausgeübt wird, gegeben durch T12 = Ts1 + Ts2 + Tp12 – Tp22.
Selbst wenn die Federkräfte Ts1 und Ts2 groß gewählt sind, um Schwingungen und Geräusche auf Grund einer unzureichenden Kettenspannung beim Motorstart zu verhindern, kann die drückende Kraft T12, die durch den Plungerkolben während des normalen Motorbetriebs ausgeübt wird, durch die Tatsache, dass im zweiten Teil R2 der Hochdruckölkammer ein Unterdruck herrscht, wenn der Plungerkolben ausfährt, auf einem geeigneten Niveau gehalten werden. Deshalb erlegt der Spanner der Kette keine übermäßige Spannung auf, Gleitkontaktgeräusche und Verschleiß werden vermieden und das Risiko eines Brechens der Kette und der Kettenräder werden verringert.
Ferner können, wenn die drückende Kraft Ts1 der den Plungerkolben 120 vorspannenden Plungerkolbenfeder 130, die drückende Kraft Ts2 der die Büchse 150 vorspannenden Büchsenfeder 155 und der Strömungswiderstand des Öls durch den Spalt zwischen der inneren Büchse 150 und der Büchsen-Aufnahmeöffnung 121 geeignet gewählt sind, die drückenden Kräfte T11 und T12, die durch den Plungerkolben 10 während des normalen Motorbetriebs ausgeübt werden, auf optimale Werte eingestellt werden.
Deshalb verringert der erfindungsgemäße Spanner Geräusche und Schwingungen während des Motorstarts, und verhindert ferner, dass der Spanner der Kette während des normalen Betriebs eine übermäßige Spannung auferlegt.

100: hydraulischer Spanner
110: Gehäuse
111: Plungerkolben-Aufnahmeöffnung
120: Plungerkolben
121: Büchsen-Aufnahmeöffnung
122: Zahnstange
130: Plungerkolbenfeder
140: Rückschlagventileinheit, Rückschlagventil
141: Ventilkugel
143: Rückhalter
144: Ventilsitz
150: Büchse
155: Büchsenfeder
160: Sperrklinke
161: Feder
C: Taktsteuerkette, Kette
L1: schwenkbarer Hebel
L2: feste Führung
R: Hochdruckölkammer
R1: erster Teil
R2: zweiter Teil
S1: Kurbelwellen-Kettenrad
S2: Nockenwellen-Kettenrad
T01, T02, T11, T12: Kraft des Plungerkolbens
Tp1, Tp11, Tp12, Tp2, Tp21, Tp22: Kraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1584843 A2 [0008]

Claims

Hydraulischer Spanner (100), aufweisend: ein Gehäuse (110) mit einer hierin ausgebildeten Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111), die eine Öffnung und einen von der Öffnung beabstandeten Boden aufweist, einen Plungerkolben (120), der verschiebbar in der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111) aufgenommen ist und durch die Öffnung in Ausfahrrichtung vorsteht, wobei der Plungerkolben (120) in Verbindung mit der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111) eine Hochdruckölkammer bildet, eine Plungerkolbenfeder (130), die in der Hochdruckölkammer aufgenommen ist, welche den Plungerkolben (120) in Ausfahrrichtung vorspannt, und ein Rückschlagventil (140), das im Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111) angeordnet ist, um ein Strömen von Öl in die Hochdruckölkammer zu ermöglichen und ein Rückströmen von Öl aus der Hochdruckölkammer zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanner (100) ferner aufweist: eine innere Büchsen-Aufnahmeöffnung (121), die im Plungerkolben (120) ausgebildet ist, wobei die Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) eine Öffnung, welche dem Boden der Hochdruckölkammer gegenüber liegt, und ein Ende entfernt von dieser Öffnung aufweist, eine innere Büchse (150), die verschiebbar in der Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) aufgenommen ist, und die Hochdruckölkammer in zwei Teile unterteilt, wobei die innere Büchse (150) ein Ende aufweist, das entfernt vom Ende der Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) angeordnet ist, und eine die innere Büchse vorspannende Büchsenfeder (155), die in Kontakt mit dem Ende der Büchsen-Aufnahmeöffnung (121) ist und die Büchse (150) in Anlage an das Rückschlagventil (140) zwängt.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Büchse (150) ein vorderes Ende hat, wobei die Gestalt des vorderen Endes der Büchse (150) einen Spalt für ein Strömen von Öl durch das Rückschlagventil (140) in die Hochdruckölkammer bildet.
Hydraulischer Spanner gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Büchse (150) am benachbart dem Boden der Plungerkolben-Aufnahmeöffnung (111) angeordneten, vorderen Ende eine Fase aufweist.