DE102014203046A1

DE102014203046A1 - Spanner für einen Zugmitteltrieb mit Überdrucksystem im Überkopfbau

Info

Publication number: DE102014203046A1
Application number: DE102014203046.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ullein; Markus Fischer; Friedrich Ness
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2015-08-20
Also published as: WO2015124155A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spanner (1) für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem stillstehenden, ersten Hohlkörper (2) und einem daran gekoppelten verschieblichen, zweiten Hohlkörper (3), wobei die zwei Hohlkörper so gekoppelt sind, dass beim Einströmen von Druckfluid durch einen Niederdruckraum (4) und ein nachgeschaltetes Rückschlagventil (5) in einen Hochdruckraum (6), der zweite Hohlkörper (3) zum zugmittelspannenden Auslenken einer Spannschiene (7) bewegt ist, wobei das Rückschlagventil (5) so eingebunden und bemessen ist, dass im Überdruckfall Druckfluid entgegen der Einströmrichtung in den Niederdruckraum (4) zurückgeführt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spanner, wie einen Ketten- oder Riemenspanner, für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeuges, etwa eines PKWs, eines LKWs oder eines anderen Nutzfahrzeuges, mit einem stillstehenden, ersten Hohlkörper und einem daran gekoppelten verschieblichen zweiten Hohlkörper, wobei die zwei Hohlkörper so gekoppelt sind, dass beim Einströmen von Druckfluid, wie Öl, durch einen Niederdruckraum und ein nachgeschaltetes Rückschlagventil in einen Hochdruckraum der zweite Hohlkörper zum zugmittelspannenden Auslenken einer Spannschiene bewegt ist/wird. Spannschienen gewährleisten eine langfristig ausreichende Vorspannung der Endloszugmittel.
Zugmitteltriebe setzen Endloszugmittel wie Riemen oder Ketten ein. Sie sind insbesondere in Steuer- und/oder Nebentrieben an Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt.
Die im Stand der Technik bekannten Endloszugmittelspanner bringen allerdings auch Nachteile mit sich. So kann es beim Überkopfverbau von Endloszugmittelspannern, was üblicherweise auf einer Bank von V-Motoren und Boxermotoren notwendig ist, beim Heißabstellen des Motors zu einem Leerlaufen des Endloszugmittelspanners kommen. Dies kann beim folgenden Motorstart zum Startklappern führen, da dem Endloszugmittelspanner kurzzeitig kein Öl zur Verfügung steht und der Kolben damit ungedämpft in eine sogenannte Blockstellung schlagen kann. Dieser Effekt wird durch mögliche Leckagen am Überdruckventil gegebenenfalls noch verstärkt.
Das im Kolben aufgenommene und durch eine Feder vorgespannte Rückschlagventil wird durch einen sehr genau definierten Außendurchmesser des Ventils und einen sehr genau gefertigten Innendurchmesser des Kolbens bisher geführt. In dieser bekannten Ausführung wird das Volumen des Hochdruckraums bei Überschreiten einer Federkraft vergrößert und begrenzt dann damit die maximale (Ketten-)Spannerabstützkraft. Allerdings ist dies nur nach einer sehr aufwändigen Fertigung des Kolbens unter Nutzung von Bohrungsschleifverfahren und präziser Ventilfertigung möglich. Dies ist sehr kostenintensiv.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu eliminieren und eine Adaption zu finden, die eine kostengünstige, fehlerarme und modulare Bauweise zulässt. Insbesondere soll ein hydraulisch arbeitender Endloszugmittelspanner geschaffen werden, bei welchem ein Überdruckventil integriert ist, um gleichzeitig ein Leerlaufen des Endloszugmittelspanners wirksam zu verhindern. Dabei soll eine kostengünstige Lösung zur Verfügung gestellt werden.
Offenbarung der Erfindung
Bei einem gattungsgemäßen Spanner, wie einem Endloszugmittelspanner für einen Zugmitteltrieb, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Rückschlagventil so eingebunden und bemessen ist, dass im Überdruckfall Druckfluid entgegen der Einströmrichtung in den Niederdruckraum zurückgeführt wird. Durch diese Ausführungsform besteht insbesondere beim Heißabstellen des Motors keine Gefahr, dass der Endloszugmittelspanner leerläuft. Bei einem daraus folgenden Motorstart besteht daher keine Neigung zum Startklappern, da dem Endloszugmittelspanner kontinuierlich genügend Öl zur Verfügung steht. Dadurch wird ausgeschlossen, dass der Kolben ungedämpft in Blockstellung schlagen kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So kann das Rückschlagventil des Spanners axial verschieblich im ersten Hohlkörper gelagert sein. Dadurch kann das Rückschlagventil auf die gegenwärtigen Belastungszustände durch Bewegung im Hohlkörper reagieren.
Es ist auch von Vorteil, wenn das Rückschlagventil spielbehaftet, eine Verkippung ermöglichend, in den ersten Hohlkörper eingesetzt ist. Dadurch kann sich schnell ein Druckabbau vollziehen.
Vorteilhaft für die Funktion der Erfindung ist, wenn eine Vorspanneinheit, wie eine mechanische Feder, druckaufbringend auf ein Ventilgehäuse des Rückschlagventils einwirkt, etwa in Richtung des Hochdruckraums. Eine gewisse Vorspannung kann dann genutzt werden.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse mit einer Dichtfläche auf einem nach innen ragenden Abschnitt des ersten Hohlkörpers im Normalbetrieb dichtend aufsitzt und/oder im Überdruckfall die von der Vorspanneinheit auf das Ventilgehäuse überwindend abhebt. Der Fluidzufluss kann dann wirkungsvoll komplett unterbunden werden.
Auch kann die Vorspanneinheit zweckmäßigerweise als (mechanische) Feder, etwa als Druckfeder, beispielsweise als Schraubendruckfeder, ausgestaltet sein, und sich vorzugsweise einerseits am Ventilgehäuse und andererseits an einer hochdruckraumfernen Einlegescheibe im Niederdruckraum abstützen. Bei den genannten Druckfedern wie beispielsweise den Schraubendruckfedern handelt es sich in der Regel um standardisierte Normteile. Sie sind daher leicht zu beschaffen bzw. zu ersetzen. Ebenso sind ihre Kenndaten bekannt, was zu einem reduzierten Berechnungsaufwand bei Modifikation oder Neuauslegung führt.
Es ist möglich, das im Hochdruckraum eine den zweiten Hohlkörper vom ersten Hohlkörper wegdrängende Vorspanneinrichtung, wie eine Druckfeder, etwa eine Schraubenfeder, vorhanden ist.
Eine Verbesserung der Funktion kann außerdem dadurch erreicht werden, dass zwischen dem Ventilgehäuse und der Innenwandung des ersten Hohlkörpers ein Spalt von ca. 0,05 mm bis 0,7 mm, vorzugsweise ca. 0,15, 0,2, 0,25, 0,3 oder 0,35 mm, vorhanden ist.
Es ist auch von Vorteil, wenn der erste Hohlkörper als Kolben ausgebildet ist und axial verschieblich im als Gehäuse, etwa als Stahlgehäuse, ausgebildeten zweiten Hohlkörper gelagert ist. Auch kann der Kolben in einer feststehenden (Aluminium-)Tragstruktur angebunden sein.
Das Rückschlagventil wird mittels einer als Feder ausgebildeten Vorspanneinheit vorgespannt und dichtet die Hochdruckkammer gegen den Versorgungsraum ab. Wird der Druck im Hochdruckraum durch das Zusammenfahren des Kolbens erhöht, übersteigt der Druck im Hochdruckraum die Vorspannung der Feder, verkippt das Ventil und der Druck im Hochdruckraum wird durch Abströmen des Öls zurück in die Versorgung wirksam begrenzt. Ein Bohrungsschleifen entfällt und der Kolben ist deutlich kostengünstiger herstellbar.
Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in welcher ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines Spanners für einen Zugmitteltrieb mit Überdrucksystem im Überkopfbau.
Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient nur dem Verständnis der Erfindung.
1 zeigt eine axiale Querschnittsansicht eines Spanners 1. Der Spanner 1 setzt sich aus einem ersten Hohlkörper 2 und einem zweiten Hohlkörper 3 zusammen. Sowohl der erste Hohlkörper 2 als auch der zweite Hohlkörper 3 sind ihrer Gestalt nach zylindrisch/rohrförmig/hülsenförmig. Die Innen- und Außendurchmesser des ersten Hohlkörpers 2 sind kleiner als die Innen- und Außendurchmesser des zweiten Hohlkörpers 3. Der Außendurchmesser des ersten Hohlkörpers 2 ist so bemessen, dass der erste Hohlkörper 2 in den zweiten Hohlkörper 3 axial geschoben werden kann. Die Außenfläche des ersten Hohlkörpers 2 ist gleitend in der Innenfläche des zweiten Hohlkörpers 3 gelagert.
Der kleinere (erste) Hohlkörper 2 weist in seinem Inneren einen Niederdruckraum 4 auf an dessen unterem Ende, welches dem größeren (zweiten) Hohlkörper 3 zugewandt ist, ein Rückschlagventil 5 angebracht ist. Druckfluid, wie z.B. Öl, strömt vom Niederdruckraum 4 durch das Rückschlagventil 5 in einen Hochdruckraum 6, welcher im Inneren des benachbarten Hohlköpers 3 ausgebildet ist. Dadurch wird der Hohlkörper 3 zum zugmittelspannenden Auslenken einer nur angedeuteten Spannschiene 7 bewegt.
Das Rückschlagventil 5 ist so eingebunden und bemessen, dass im Überdruckfall Druckfluid entgegen der Einströmrichtung in den Niederdruckraum 4 zurückgeführt wird. Das Rückschlagventil 5 ist spielbehaftet. Es derart im zweiten Hohlkörper 3 verbaut, dass eine Verkippung des Rückschlagventils 5 möglich ist. Durch diese Verkippung kann Druckfluid zurück in den Niederdruckraum 4 gelangen.
Oberhalb des Rückschlagventils 5 (d.h. auf der Ölzuflussseite von dem Hochdruckraum 6, zwischen dem Hochdruckraum 6 und dem Niederdruckraum 4) ist im ersten Hohlkörper 2 eine Vorspanneinheit 8, wie eine mechanische Feder, verbaut. Die Vorspanneinheit 8 liegt druckaufbringend etwa in Richtung des Hohlkörpers 3 auf einem Ventilgehäuse 9 des Rückschlagventils 5 auf.
Das Ventilgehäuse 9 sitzt mit einer Dichtfläche 10 auf einem nach innen ragenden Absatz 11 des Hohlkörpers 2. Im Überdruckfall hebt sich die Dichtfläche 10 axial entgegen der Richtung des zweiten Hohlkörpers 3, sowie entgegen der Kraft der Vorspanneinheit 8 vom Absatz 11 ab. Die Abstützung der Vorspanneinheit 8 am oberen Ende der Hohlkörpers 2 kann durch eine Einlegescheibe 12 erfolgen. Zwischen dem Ventilgehäuse 9 und einer Innenwandung 13 des Hohlkörpers ist dann ein (in 1 nur angedeuteter) Spalt 14 vorhanden.
Ebenso wie in dem Niederdruckraum 4 des ersten Hohlkörpers 2, ist auch im Hochdruckraum 6 des zweiten Hohlkörpers 3 eine Vorspanneinrichtung / Feder 15, etwa nach Art einer druckbelasteten Schraubenfeder, vorhanden.
Der Ventilkörper des Rückschlagventils 5 ist als Kugel ausgebildet und, ebenfalls, wie das Ventilgehäuse 9, federvorgespannt, und zwar in diesem Fall auf einen die Dichtfläche 10 ausbildenden Dichtsitz gedrängt.
Bezugszeichenliste

1: Spanner
2: Erster Hohlkörper
3: Zweiter Hohlkörper
4: Niederdruckraum
5: Rückschlagventil
6: Hochdruckraum
7: Spannschiene
8: Vorspanneinheit für Ventilgehäuse
9: Ventilgehäuse
10: Dichtfläche
11: Absatz
12: Einlegescheibe
13: Innenwandung des ersten Hohlkörpers
14: Spalt
15: Feder

Claims

Spanner (1) für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem stillstehenden, ersten Hohlkörper (2) und einem daran gekoppelten verschieblichen, zweiten Hohlkörper (3), wobei die zwei Hohlkörper so gekoppelt sind, dass beim Einströmen von Druckfluid durch einen Niederdruckraum (4) und ein nachgeschaltetes Rückschlagventil (5) in einen Hochdruckraum (6), der zweite Hohlkörper (3) zum zugmittelspannenden Auslenken einer Spannschiene (7) bewegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (5) so eingebunden und bemessen ist, dass im Überdruckfall Druckfluid entgegen der Einströmrichtung in den Niederdruckraum (4) zurückgeführt wird.
Spanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (5) axial verschieblich im ersten Hohlkörper (2) gelagert ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (5) spielbehaftet und/oder eine Verkippung ermöglichend in den ersten Hohlkörper (2) eingesetzt ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspanneinheit (8), druckaufbringend auf ein Ventilgehäuse (9) des Rückschlagventiles (6) einwirkt.
Spanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (9) mit einer Dichtfläche (10) auf einen nach innen ragenden Absatz (11) des ersten Hohlkörpers (2) im Normalbetrieb dichtend aufsitzt und/oder im Überdruckfall die von der Vorspanneinheit (8) auf das Ventilgehäuse (9) überwindend abhebt.
Spanner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinheit (8) als Feder ausgestaltet ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Hochdruckraum (6) eine den zweiten Hohlkörper (3) vom ersten Hohlkörper (2) wegdrängende Vorspanneinrichtung (15) vorhanden ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilgehäuse (9) und der Innenwandung (13) des ersten Hohlkörpers (2) ein Spalt (14) von ca. 0,05 mm bis 0,7 mm vorhanden ist.
Spanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohlkörper (2) als Kolben ausgebildet ist und axial verschieblich im als Gehäuse ausgebildeten zweiten Hohlkörper (3) gelagert ist.
Spanner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben an/in einer feststehenden Tragstruktur an-/eingebunden ist.