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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannsystem für ein insbesondere
als Kette ausgebildetes Zugmittel von Zugmitteltrieben einer Brennkraftmaschine.
Das Spannsystem umfasst ein ortsfest, an einer Brennkraftmaschine
befestigtes, einen Zylinder bildendes Gehäuse, in dem ein Kolben geführt ist,
welcher von einem Federmittel sowie einem Hydraulikfluid beaufschlagt
wird. Dabei besteht der Kolben mittelbar oder unmittelbar mit einer
an einem Zugmittel geführten
Spannschiene in einer Wirkverbindung. Das Hydraulikfluid zur Beaufschlagung
des Kolbens wird über
eine Zuführöffnung in
das Gehäuse
eingeleitet, wobei eine Teilmenge des Hydraulikfluids zur Schmierung
des Zugmitteltriebs genutzt werden kann.
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Hintergrund
der Erfindung
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Derartige
Spannsysteme werden eingesetzt, um eine ausreichende Vorspannung
des Zugmittels sowie einen schwingungsfreien Antrieb zu gewähren. Bekannte
Spannsysteme umfassen einen in einem Gehäuse geführten und aus diesem austretenden Kolben,
der mit einem Spannhebel bzw. einer Spannschiene in Wirkverbindung
steht, welcher schwenkbar an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine
angeordnet ist. Das Spannsystem bewirkt einen kraftschlüssigen Gleitkontakt
des Spannhebels bzw. der Spannschiene an dem Zugmittel. Der Aufbau
sieht vor, dass, auf der vom Zugmittel gegenüberliegenden Seite das Spannsystems
der Spannschiene zugeordnet ist. Bevorzugt ist die Spannschiene
in Verbindung mit dem Spannsystem dem Zugmittel im Bereich des Leerdrum
zugerordnet.
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Beispielhaft
zeigt die
DE 36 09
579 A1 einen Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine,
bei dem das als Steuerkette ausgebildete Zugmittel über eine Spannschiene
vorgespannt wird. Im Bereich einer Lagerstelle der Spannschiene
weist diese versetzt zueinander angeordnete Bohrungen auf, über die
im Betriebszustand ein Schmiermittel der Steuerkette gezielt zugeführt wird.
Nachteilig erfordert diese Zugmittelschmierung einen hohen Durchfluss
des Schmiermittels, damit gleichzeitig alle Sprühbohrungen ausreichend Schmierstoff
der Steuerkette zuführen.
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Aus
der
DE 36 39 389 A1 ist
ein Kettentrieb für
eine Brennkraftmaschine bekannt bei dem die Kette über ein
hydraulisch betätigtes
Spannsystem vorgespannt wird. Der Aufbau dieses bekannten Spannsystems
umfasst ein mit Hydraulikfluid gefülltes Gehäuse, in dem ein hohlzylindrisch
ausgebildeter und federkraftbeaufschlagter Kolben verschiebbar geführt ist.
Im Einbauzustand stützt
sich der Kolben unmittelbar an einer dem Leerdrum des Zugmitteltriebs
zugeordneten Spannschiene ab. Im Abstützbereich des Kolbens an der
Spannschiene weist diese eine Bohrung auf, die so dimensioniert
ist, dass eine Spritzölmenge
durch die Spannschiene unmittelbar auf die Außenkontur des Zugmittels geleitet wird.
Diese Maßnahme
dient dazu, mittels einer gezielten Schmierung, die Reibung zwischen
dem Zugmittel und der Spannschiene zu verringern. Diese Maße erfordert
die Ausbildung eines speziellen Zylindergehäuses sowie eine entsprechend
angepasste Spannschiene.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Nachteile der bekannten Lösungen
berücksichtigend,
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch eine kostengünstige Maßnahme ein Spannsystem
mit einem Innendruck zu realisieren, mit dem die Vorspannung des
Zugmittels reduziert werden kann.
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Diese
Problemstellung wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und
2 dadurch gelöst,
dass im Betriebszustand das Hydraulikfluid über eine als Drossel ausgeführte Zuführbohrung
in einen Vorratsraum des Gehäuses
gelangt und von dort über
eine Spritzdüse
eine Teilmenge dem Zugmitteltrieb, insbesondere dem Zugmittel zugeführt wird.
Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann
der Druck des Hydraulikfluids zur Versorgung, d.h. Beaufschlagung des
Spannsystems auf ein vorteilhaft niedriges Druckniveau reduziert
werden. Dadurch ist die Funktion des Spannsystems weitestgehend
unabhängig von
dem Druckniveau der Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine.
Die bewusste Senkung des Drucks von dem Hydraulikfluid, durch eine
entsprechende Ausgestaltung der Zuführbohrung als Drossel nimmt
weiterhin keinen negativen Einfluß auf die Funktion des auch
als Einwegventil zu bezeichnenden Hydraulikelementes zwischen dem
Vorratsraum und dem Druckraum innerhalb des Gehäuses. Selbst bei einem niedrigen
Versorgungsdruck ist die Funktion des Hydraulikelementes und damit
die Druckbeaufschlagung des Kolbens sichergestellt. Der reduzierte
Druck des Hydraulikfluids, der gleichzeitig die Vorspannung und
folglich den Verschleiß des
Zugmittels verringert, begünstigt
vorteilhaft außerdem das
Geräuschniveau.
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Der
Druck des Hydraulikfluids steht unmittelbar mit dem Betriebszustand
der Brennkraftmaschine im Zusammenhang und ist somit abhängig, insbesondere
von der Drehzahl und der Temperatur. Bei herkömmlichen Spannsystemen stellt
sich im Betriebszustand ein Druckniveau des Hydraulikfluids ein,
dass deutlich größer ist
als der für
die Funktion des Hydraulikelementes erforderliche Druck. Ein hoher
Druck des Hydraulikfluids vergrößert die
Vorspannung des Spannsystems, verbunden mit den Nachteilen einer
erhöhten
Reibung zwischen der Spannschiene und dem Zugmittel sowie einem
vergrößerten Verschleiß. Außerdem nimmt
ein hoher Druck einen negativen Einfluss auf das Geräuschverhalten
des Zugmitteltriebs. Alle zuvor genannten negativen Einflüsse werden
durch die Erfindung weitestgehend eliminiert, indem das Spannsystem
mit einem konstant niedrigen Druck des Hydraulikfluids beaufschlagt
wird. Vorteilhaft ist die Zuführöffnung für das Hydraulikfluid
in den Vorratsraum des Gehäuses unmittelbar
als Drossel ausgebildet, wobei der Querschnitt so gewählt ist,
dass sich der gewünschte
bzw. erforderliche Druck selbsttätig
einstellt.
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Gemäß Anspruch
1 ist unmittelbar in die Wandung des Gehäuses des Spannsystems eine
als Spritzdüse
ausgebildete Öffnung
eingebracht, über die
gezielt eine Teilmenge des Hydraulikfluids zur Beaufschlagung des
Zugmitteltriebs genutzt wird. Bevorzugt wird das Hydraulikfluid über die
Spritzdüse auf
das als Kette ausgebildete Zugmittel geleitet. Diese gezielte Schmierung
des Zugmittels bewirkt einen optimalen Reibwert beispielsweise zwischen
der Kette und der Schiene. In vorteilhafter Weise ist zur Darstellung
der Drossel sowie der Spritzdüse
kein separates Bauteil erforderlich. Mittels einer mechanischen Bearbeitung,
kann sowohl die als Drossel ausgebildete Zuführöffnung als auch die Spritzdüse realisiert werden.
Diese Maßnahmen
sind kostengünstig
umsetzbar, beispielsweise bei der Herstellung des Gehäuses, erfordern
keinerlei Zusatzbauteile und nehmen keinen nachteiligen Einfluss
auf die Montage und den bauraum des Spannsystems.
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Die
Erfindung gemäß Anspruch
2 schließt neben
einer unmittelbar in die Wandung des Gehäuses eingebrachte Drossel, über die
das Hydraulikfluid in den Vorratsraum gelangt, als Spritzdüse ein separates
Bauteil vor, das in die Wandung des Gehäuses eingesetzt wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 3 bis
10.
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Zur
Realisierung einer kostengünstigen
Herstellung der Zuführöffnung und
der Spritzdüse,
werden Bohrungen unmittelbar in eine Wandung des Gehäuses eingebracht.
Dazu schließt
die Erfindung ein, die Bohrungen beispielsweise geneigt einzubringen, um
so beispielsweise eine Spritzdüse
zu gestalten, die einen optimalen Austritt des Hydraulikfluids aus dem
Gehäuse
in Richtung des Zugmittels sicherstellt. Die Bohrungen können kostengünstig mittels
einer einfachen mechanischen Nacharbeit in die Wandung des Gehäuses eingebracht
werden. Alternativ zu einer Bohrung schließt die Erfindung weiterhin
eine von einer Bohrung abweichende geometrische Formgebung ein,
zur Gestaltung der Zuführöffnung und
der Spritzdüse.
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Als
separate Spritzdüse
gemäß Anspruch
2, eignet sich bevorzugt ein Rohrstück, das in die Wandung des
Gehäuses
eingesetzt ist. Abhängig
von der Einbausituation kann dazu das die Spritzdüse bildende
Rohrstück
schräg
eingesetzt werden zur Schaffung eines zielgerichteten Austritt des
Hydraulikfluids. Weiterhin schließt die Erfindung ein Rohrstück ein,
welches einstückig
mit der Wandung des Gehäuses
verbunden ist.
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Als
Spritzdüse
sind weiterhin gebogen ausgeführte
Rohrstücke
einsetzbar, die entsprechend angeordnet, im Einbauzustand zielgerichtet
das Hydraulikfluid auf das Zugmittel lenken.
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Weitere
Gestaltungsmerkmale der als Rohrstück ausgebildeten Spritzdüse beziehen
sich auf den Spritzdüsenaustritt.
Ein breitflächiges
Spritzbild des Hydraulikfluids wird danach mit einer Spritzdüse erreicht,
in dem die Bohrung des Rohrstücks
endseitig kegelförmig
aufgeweitet ist. Alternativ dazu ermöglicht eine kegelförmige Verjüngung der
Längsbohrung
des Rohrstücks
einen gebündelten
Hydraulikfluidstrahl, der über
eine größere Distanz
gezielt das Zugmittel beaufschlagt.
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Die
als Bohrung ausgebildete Spritzdüse kann
in nahezu allen Bereichen der Gehäusewandung eingebracht werden.
Dazu eignet sich unter anderem der Aufnahmedom für die Befestigungsschraube
des Gehäuses,
in den eine Boh rung eingebracht ist, über die eine Teilmenge des
Hydraulikfluids gezielt in Richtung des Zugmittels austreten kann.
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Zur
Erzielung einer optimalen Wirkungsweise des Spannsystems ist ein
Querschnitt der Spritzdüse
größer als
der Querschnitt der Zuführöffnung ausgelegt.
Dieses Öffnungsverhältnis bewirkt
einen reduzierten, für
die Funktion des Spannsystems jedoch ausreichenden Druck des Hydraulikfluids
in dem Vorratsraum des Gehäuses.
Der verringerte Mediendruck verringert die Vorspannung des Spannsystems,
was sich insbesondere vorteilhaft auf den Verschleiß der Spannschiene
auswirkt. Gleichzeitig stellt sich ein verringertes, von vielen
Fahrzeugherstellern gefordertes reduziertes Geräuschniveau ein.
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Gemäß der Erfindung
ist außerdem
vorgesehen, dass in der Einbaulage das Spannsystem so ausgerichtet
ist, dass sich die Spritzdüse
stets in einer zu der Zuführöffnung höheren statischen
Lage befindet. Diese Anordnung vermeidet einen vollständigen Austritt
des Hydraulikfluids aus der Vorratskammer bzw. der Galerie des Spannsystems.
Damit wird das als Einwegventil ausgebildete Hydraulikelement ständig von
dem Hydraulikfluid beaufschlagt und damit die Funktion des Spannsystems
sichergestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend
beschrieben werden. Es zeigen:
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1 in
einer Perspektive einen Zugmitteltrieb in Verbindung mit einem Spannsystem;
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2 ein
erfindungsgemäßes System
in einer Schnittdarstellung, das eine unmittelbar in der Gehäusewandung
integrierte Spritzdüse
einschließt,
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3 ein
Spannsystem gemäß 2,
dessen Spritzdüse
im Bereich eines Aufnahmedoms integriert ist;
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4 ein
Spannsystem, bei dem die Spritzdüse
als separates Bauteil in Form eines Rohrstücks ausgebilde t ist;
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5 eine
weitere Variante eines Spannsystems, dessen Spritzdüse ein gebogenes
Rohrstück mit
endseitig verjüngter
Längsbohrung
einschließt.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 ist
ein Zugmitteltrieb 1 einer Brennkraftmaschine 2 dargestellt.
Dabei verbindet ein als Kette ausgebildetes Zugmittel 3 ein
drehstarr mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 verbundenes
Abtriebsrad 4 mit einem Antriebsrad 5, über das eine
nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraftmaschine 2 angetrieben
wird. Das im Uhrzeigersinn umlaufende Zugmittel 3 ist im
Bereich eines Zugdrums an einer Führungsschiene 6 geführt. Weiterhin steht
das Zugmittel 3 im Leerdrum mit einer um eine Schwenkachse 8 begrenzt
drehbar angeordneten Spannschiene 7 in einer Wirkverbindung.
An dem von der Schwenkachse 8 abgewandten Ende ist der Spannschiene 7 ein
hydraulisch wirkendes Spannsystem 10 zugeordnet, das lösbar über Befestigungselemente 9, 11,
insbesondere Verschraubungen, lösbar
an der Brennkraftmaschine 2 befestigt ist. Das Spannsystem 10 wird
im Betriebszustand von einem Hydraulikfluid, insbesondere dem Schmiermittel einer
Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine 2 beaufschlagt.
Dadurch ist ein in einem Gehäuse 13 des
Spannsystems 10 integrierter, verschiebbar eingesetzte
in den 2 bis 5 abgebildeter Kolben 12 mittelbar
oder unmittelbar an der Spannschiene 7 abgestützt. Zur
Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels 3 übt das Spannsystem 10 im
Betriebszustand eine in Pfeilrichtung wirkende Kraft auf die Spannschiene 7 aus,
wodurch diese sich im Uhrzeigersinn, d. h. in Richtung einer das
Zugmittel 3 vorspannenden Lage verschwenkt.
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Die
Schnittdarstellung gemäß 2 zeigt den
Aufbau des Spannsystems 10 in dessen Gehäuse 13 der
Kolben 12 längsverschiebbar
geführt
ist. Der Kolben 12 ist dazu in einem Zylinder 14 eingesetzt,
der mittels einer Verstiftung 15 verdrehgesichert und lagepositioniert
in einer Aufnahme 16 des Gehäuses 13 eingepasst
ist. Eine kraftschlüssige
Anlage des Kolbens 12 an der Spannschiene 7, unabhängig vom
Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 wird mittels einer
zwischen einem Boden 17 des Zylinders 14 und dem
Kolben 12 eingesetzten Federmittel 18 erreicht.
Zur Druckbeaufschlagung des Kolbens 12 mittels Hydraulikfluid
ist das Gehäuse 13 mit einer
Zuführöffnung 19 versehen, über die
Hydraulikfluid von der Brennkraftmaschine 2 in einen Vorratsraum 20 gelangt.
Von dort wird das Hydraulikfluid über eine Ansteuerbohrung 21 einem
als Einwegventil ausgelegten Hydraulikelement 22 zugeführt, bevor das
Hydraulikfluid in den Druckraum 23 gelangt, der gegenseitig
vom Boden 17 des Zylinders 14 von dem Kolben 12 begrenzt
wird. In eine Wandung 24 des Gehäuses 13 ist weiterhin
eine schräg
angeordnete Öffnung,
insbesondere Bohrung eingebracht, die eine Spritzdüse 25a bildet.
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Die
Aufgabe der Spritzdüse 25a besteht
darin, eine Teilmenge des in den Vorratsraum 20 eintretenden
Hydraulikfluids abzusteuern, um damit das Zugmittel 3 zu
beaufschlagen, wodurch die Reibung zwischen dem Zugmittel 3 und
der Spannschiene 7 verringert werden kann. Die schräge Anordnung
der Spritzdüse 25a in
der Wandung 24 ermöglicht
dabei eine gezielte Ausrichtung des bevorzugt strahlenförmig aus
der Spritzdüse 25a austretenden
Hydraulikfluids auf das in 1 abgebildete
Zugmittel 3. Gemäß 2 ist
die Spritzdüse 25a gegenüber der
Zuführöffnung 19 in
einer höheren
Lage positioniert, wodurch sichergestellt ist, dass der Vorratsraum 20 stets
mit Hydraulikfluid gefüllt
ist. Weiterhin umfasst das Spannsystem 10 zueinander unterschiedlich
dimensionierte Querschnitte „d1" und „d2" der
Spritzdüse 25a und
der Zuführöffnung 19.
Bevorzugt sind diese Bauteile so ausgelegt, dass sich ein Verhältnis von < 1 zwischen dem
Querschnitt „d2" der
Zuführbohrung 19 und
dem Querschnitt „d1" der
Spritzdüse 25a einstellt.
Dieses Querschnittsverhältnis
bei dem die Spritzdüse
bewusst größer ausgelegt
ist, gewährleistet
ein gewolltes, reduziertes Druckniveau des Hydraulikfluid innerhalb
von dem Vorratsraums 20.
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Die 3 bis 5 zeigen
alternativ gestaltete Spritzdüsen 25b bis 25d jeweils
in Verbindung mit dem Spannsystem 10 gemäß 2.
Die nachfolgenden Beschreibungsteile beschränken sich folglich auf die
gegenüber 2 unterschiedlichen
Gestaltungsmerkmale.
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Die 3 zeigt
die Spritzdüse 25b,
welche in einem Aufnahmedom 26a des Gehäuses 13 eingebracht
ist. Das Gehäuse 13 umfasst
zwei Aufnahmedome 26a, 26b für die Befestigungselemente 9, 11, insbesondere
Verschraubungen, die jeweils spielbehaftet in den Bohrungen 27 des
Aufnahmedoms 26 eingesetzt sind. Im eingebauten Zustand
des Spannsystems 10 gelangt das Hydraulikfluid von dem
Vorratsraum 20 über
eine Stichbohrung 28 in die Bohrung 27 des Aufnahmedoms 26. Über einen
sich bildenden Ringspalt 29 zwischen dem Befestigungselement 9 und
der Aufnahmebohrung 27 wird die Spritzdüse 25b beaufschlagt.
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Die 4 zeigt
die Spritzdüse 25c,
ausgebildet als ein Rohrstück,
welches schräg
in die Wandung 24 des Gehäuses 13 eingesetzt
ist. Durch das Rohrstück
wird das für
das Zugmittel 3 bestimmte Hydraulikfluid über eine
längere
Distanz geführt,
bevor dieses austritt, um gezielt das Zugmittel 3 zu beaufschlagen.
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Die
Spritzdüse 25d gemäß 5 ist
endseitig gebogen, um damit beispielsweise einen zielgerichteten
Austritt des Hydraulikfluids aus der Spritzdüse 25d zu gewährleisten.
Als Maßnahme
um beispielsweise eine größere Distanz
zwischen dem Austritt des Hydraulikfluids aus der Spritzdüse 25d und dem
Zugmittel 3 zu überbrücken, ist
die Spritzdüse 25d mit
einer konischen Verjüngung 30 versehen, wodurch
sich ein gebündelter
Fluidaustritt einstellt. Alternativ zu der konischen Verjüngung 30 kann
als Spritzdüse
ebenfalls eine konische Aufweitung einschließen, mit der ein breitflächiger Austritt
des Hydraulikfluids erreicht werden kann.
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- 1
- Zugmitteltrieb
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Zugmittel
- 4
- Abtriebsrad
- 5
- Antriebsrad
- 6
- Führungsschiene
- 7
- Spannschiene
- 8
- Schwenkachse
- 9
- Befestigungselement
- 10
- Spannsystem
- 11
- Befestigungselement
- 12
- Kolben
- 13
- Gehäuse
- 14
- Zylinder
- 15
- Verstiftung
- 16
- Aufnahme
- 17
- Boden
- 18
- Federmittel
- 19
- Zuführöffnung
- 20
- Vorratsraum
- 21
- Ansteuerbohrung
- 22
- Hydraulikelement
- 23
- Druckraum
- 24
- Wandung
- 25a
- Spritzdüse
- 25b
- Spritzdüse
- 25c
- Spritzdüse
- 25d
- Spritzdüse
- 26
- Aufnahmedom
- 27
- Bohrung
- 28
- Stichbohrung
- 29
- Ringspalt
- 30
- Verjüngung
- d1
- Querschnitt
- d2
- Querschnitt