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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zugmittelspanneinheit für einen Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs.
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Gebiet der Erfindung
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Es ist allgemein bekannt, dass Zugmittelspanneinheiten hauptsächlich zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen, Zugmittellängung und Verschleiß dienen. Dabei wird eine Spannwirkung durch die Zugmittelspanneinheit realisiert, die über eine Spannschiene auf das Zugmittel, in der Regel eine Kette oder ein Riemen, wirkt.
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Aus der
DE 10 2012 223 329 A1 geht eine hydraulische Zugmittelspanneinheit hervor. Diese umfasst ein Spannergehäuse mit einem Zylinder, einen längsbeweglich im Zylinder geführten Kolben, der mit dem Zylinder eine hydraulische Druckkammer begrenzt, einen vom Spannergehäuse und vom Zylinder begrenzten hydraulischen Vorratsraum und ein Rückschlagventil, das den Vorratsraum mit der Druckkammer verbindet. Das Rückschlagventil schließt, wenn der Druck in der Druckkammer den Druck im Vorratsraum überschreitet. Ferner umfasst die Zugmittelspanneinheit ein Druckentlastungsventil, das die Druckkammer mit dem Vorratsraum verbindet, wobei das Druckentlastungsventil öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorgegebenen Grenzdruck überschreitet. Des Weiteren umfasst die Zugmittelspanneinheit ein zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung umschaltbares Steuerventil, das in der geöffneten Stellung den Durchfluss über das Druckentlastungsventil erlaubt und in der geschlossenen Stellung den Durchfluss über das Druckentlastungsventil verhindert.
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Eine weitere hydraulische Spannvorrichtung für einen Kettentrieb ist aus der
US 2015/0 024 887 A1 bekannt. Gezeigt ist eine Hülse, die gemeinsam mit einem Spannkolben einen durch ein Rückschlagventil gesicherten Hochdruckraum begrenzt, wobei die Hülse in einem Gehäuse angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses ist zwischen dem Zulaufanschluss und dem Rückschlagventil ein Drosselkolben angeordnet. Die Achse des Drosselkolbens verläuft senkrecht zur Achse des Spannkolbens, wobei Hydraulikmittel über eine umlaufende Nut des Drosselkolbens in einen Raum zwischen Drosselkolben und Rückschlagventil gelangen kann.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zugmittelspanneinheit weiterzuentwickeln und insbesondere den Verschleiß des Zugmitteltriebs sowie die Reibung am Zugmitteltrieb zu senken.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die erfindungsgemäße Zugmittelspanneinheit umfasst ein Gehäuse in dem ein hydraulischer Spanner angeordnet ist, wobei der hydraulische Spanner ein im Gehäuse angeordnetes Zylinderelement aufweist, indem ein axial beweglicher Kolben angeordnet ist, wobei eine Druckfeder zur Erzeugung einer axialen Spannkraft auf den Kolben in einer zwischen dem Zylinderelement und dem Kolben ausgebildeten Druckkammer angeordnet ist, wobei der hydraulische Spanner zur Realisierung eines konstanten Öldruckes in der Druckkammer fluidtechnisch über ein im Gehäuse angeordnetes Druckregelventil mit einer Druckmittelversorgungsleitung verbunden ist, wobei das Druckregelventil ein Ventilgehäuse aufweist, in dem ein von einer Ventilfeder belasteter Ventilkolben axial beweglich angeordnet ist und wobei eine zweite Ventilkolbenkammer zwischen dem hydraulischen Spanner und dem Ventilkolben ausgebildet ist, wobei ein Druckanstieg in der zweiten Ventilkolbenkammer zu einer axialen Verschiebung des Ventilkolbens gegen eine Federkraft der Ventilfeder führt. Das Ventilgehäuse weist an einer Umfangsfläche mindestens eine Aussparung auf, die zur variablen Einstellung einer Durchflussrate eines Öls mit mindestens einer Aussparung an einer Umfangsfläche des Ventilkolbens zusammenwirkt.
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Für die Ölversorgung der Zugmittelspanneinheit und somit auch für die axiale Verstellung des Kolbens des hydraulischen Spanners ist Motoröl vorgesehen. Mithin ist der Öldruck in der Druckkammer des hydraulischen Spanners abhängig vom Druck des Motoröls, der je nach Drehzahl und Temperatur des Motors starken Schwankungen unterliegt. Das Druckregelventil ist dazu vorgesehen, den Öldruck in der Druckkammer des hydraulischen Spanners zu regeln und insbesondere einen konstanten Öldruck zu realisieren. Mit anderen Worten hält das Druckregelventil automatisch und ohne zusätzliche Steuermittel den Druck in der Druckkammer konstant. Das Druckregelventil ist dem hydraulischen Spanner vorgeschaltet und direkt an der Druckmittelversorgungsleitung angeordnet. Mithin trennt das Druckregelventil den hydraulischen Spanner von der Druckmittelversorgungsleitung.
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Das Druckregelventil weist ein Ventilgehäuse auf, in dem ein von einer Ventilfeder belasteter Ventilkolben axial beweglich angeordnet ist. Mit anderen Worten besteht das Druckregelventil vorzugsweise aus drei Elementen, nämlich dem Ventilgehäuse, der Ventilfeder und dem Ventilkolben. Die Ventilfeder kommt dabei axial zwischen dem Ventilgehäuse und dem Ventilkolben zur Anlage und spannt den Ventilkolben vor. Das Ventilgehäuse und der Ventilkolben sind aus einem Blechmaterial ausgebildet. Die Ventilfeder ist als Druckfeder ausgebildet.
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Eine zweite Ventilkolbenkammer ist zwischen dem hydraulischen Spanner und dem Ventilkolben ausgebildet, wobei ein Druckanstieg in der zweiten Ventilkolbenkammer zu einer axialen Verschiebung des Ventilkolbens gegen eine Federkraft der Ventilfeder führt. Der Ventilkolben bildet somit die beiden Ventilkolbenkammern im Ventilgehäuse aus. Über die Vorspannung der Ventilfeder wird der Versorgungsdruck des hydraulischen Spanners fest eingestellt. Der Versorgungsdruck des hydraulischen Spanners beträgt vorzugsweise 0,1 bar bis 5 bar. Übersteigt der Öldruck des Motors diesen voreingestellten Druck, reduziert der Ventilkolben durch axiale Verschiebung den Volumenstrom des Motoröls, bis der voreingestellte Druck erreicht wird. Ferner werden Druckspitzen aus dem hydraulischen Spanner, die infolge eines offenen Rückschlagventils entstehen, durch das Druckregelventil eliminiert.
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Das Ventilgehäuse weist an einer Umfangsfläche mindestens eine Aussparung auf, die zur variablen Einstellung einer Durchflussrate eines Öls mit mindestens einer Aussparung an einer Umfangsfläche des Ventilkolbens zusammenwirkt. Vorzugsweise sind sowohl an der Umfangsfläche des Ventilgehäuses ebenso wie an der Umfangsfläche des Ventilkolbens mehrere tangential benachbarte Aussparungen ausgebildet. Insbesondere sind zwischen eine bis fünfzehn Aussparungen vorgesehen. Ferner bevorzugt weisen die mindestens eine Aussparung am Ventilgehäuse und/oder die mindestens eine Aussparung am Ventilkolben unterschiedliche Geometrien auf. Beispielsweise kann die mindestens eine Aussparung rund, oval, eckig oder länglich ausgebildet sein. Über die jeweiligen Aussparungen strömt das Öl aus der Druckmittelversorgungsleitung in das Druckregelventil und von dort aus über ein Rückschlagventil in den hydraulischen Spanner. Ein effektiver Strömungsquerschnitt an den jeweiligen Aussparungen ist in Abhängigkeit der axialen Position des Ventilkolbens zum Ventilgehäuse variabel einstellbar. Mithin ist die Durchflussrate des Öls von der axialen Position des Ventilkolbens im Ventilgehäuse abhängig. Eine Verschiebung des Ventilkolbens gegen die Federkraft der Ventilfeder verringert die maximale Durchflussrate des Öls bis zum Verschließen der Ölversorgung.
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Vorzugsweise ist das Druckregelventil in eine dafür vorgesehene Bohrung im Gehäuse angeordnet und kommt axial am hydraulischen Spanner zur Anlage. Insbesondere ist das Druckregelventil koaxial zum hydraulischen Spanner angeordnet. Ferner ist das Druckregelventil im Gehäuse eingepresst und somit drehfest und axial im Gehäuse fixiert. Ferner bildet das Druckregelventil eine nachrüstbare Einheit, die unabhängig vom hydraulischen Spanner ist. Dies erleichtert insbesondere die Wartung und Montage der Zugmittelspanneinheit. Ferner ist ein Nachrüsten des Druckregelventils unproblematisch, da nur eine geringe Bearbeitung des Gehäuses zur Aufnahme des Druckregelventils notwendig ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Druckregelventil ein Schraubelement auf, in dem zumindest teilweise eine Ventilfeder aufgenommen ist, die axial einen Ventilkolben gegen das Gehäuse vorspannt. Somit besteht das Druckregelventil vorzugsweise aus drei Elementen, nämlich dem Schraubelement, der Ventilfeder und dem Ventilkolben. Die Ventilfeder kommt dabei axial zwischen dem Schraubelement und dem Ventilkolben zur Anlage und spannt den Ventilkolben vor. Der Ventilkolben ist aus einem Blechmaterial ausgebildet, wobei die Ventilfeder als Druckfeder ausgebildet ist. Ferner wird das Schraubelement direkt im Gehäuse eingeschraubt. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht einen besonders einfachen Austausch des Druckregelventils.
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Vorzugsweise weist das Ventilgehäuse eine erste Ausnehmung an einer ersten Stirnfläche auf, die zur fluidtechnischen Verbindung mit dem hydraulischen Spanner vorgesehen ist. Durch die erste Ausnehmung strömt das Öl aus dem Druckregelventil in den hydraulischen Spanner.
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Ferner bevorzugt weist das Ventilgehäuse eine zweite Ausnehmung an einer zweiten Stirnfläche auf, die zur Entlüftung einer ersten Ventilkolbenkammer vorgesehen ist. Das Zugmittel wird somit durch die erfindungsgemäße Zugmittelspanneinheit gleichmäßig über die Motordrehzahl vorgespannt, wodurch eine Reibungsreduzierung zwischen der Spannschiene und dem Zugmittel realisiert wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
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1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit,
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2 eine perspektivische Teilschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit gemäß 1.
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3 eine perspektivische Teilschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Druckregelventils gemäß 1,
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4 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Druckregelventils gemäß 1, und
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5 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Zugmittelspanneinheit.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Zugmittelspanneinheit 1 für einen Zugmitteltrieb eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs ein Gehäuse 2 auf, in dem ein hydraulischer Spanner 3 angeordnet ist. Der hydraulische Spanner 3 weist ein fest mit dem Gehäuse 2 verbundenes Zylinderelement 4 auf, indem ein axial beweglicher Kolben 5 angeordnet ist. In einer zwischen dem Zylinderelement 4 und dem Kolben 5 ausgebildeten Druckkammer 6 ist eine Druckfeder 18 zur Erzeugung einer axialen Spannkraft auf den Kolben 5 angeordnet. Ferner ist der Kolben 5 über ein Rückschlagventil 17 mit einem – hier nicht dargestellten – Strömungsmittel beaufschlagbar. Der Kolben 5 kommt an einer – hier nicht dargestellten – Spannschiene zur Anlage, die dazu vorgesehen ist ein Zugmittel unter Spannung zu halten.
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Der hydraulische Spanner 3 ist zur Realisierung eines konstanten Öldruckes in der Druckkammer 6 fluidtechnisch über ein im Gehäuse 2 angeordnetes Druckregelventil 7 mit einer Druckmittelversorgungsleitung 8 verbunden. Das Druckregelventil 7 weist ein Ventilgehäuse 9 auf, in dem ein von einer Ventilfeder 10 belasteter Ventilkolben 11 axial beweglich angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 9 weist eine erste Ausnehmung 15a an einer ersten Stirnfläche auf, die zur fluidtechnischen Verbindung zwischen dem Druckregelventil 7 und dem hydraulischen Spanner 3 vorgesehen ist. Ferner weist das Ventilgehäuse 9 eine zweite Ausnehmung 15b auf, die an einer zweiten Stirnfläche angeordnet ist und zur Entlüftung einer ersten Ventilkolbenkammer 16a vorgesehen ist. Eine zweite Ventilkolbenkammer 16b ist zwischen dem Ventilkolben 11 und dem hydraulischen Spanner 3 ausgebildet.
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Nach 2 ist das Druckregelventil 7 koaxial zum hydraulischen Spanner 3 im Gehäuse 2 angeordnet. Aufgrund der Explosionsdarstellung der Zugmittelspanneinheit 1 ist die in Umfangsrichtung länglich ausgebildete Druckmittelversorgungsleitung 8 im Gehäuse 2 sichtbar. Das Druckregelventil 7 kommt in eine dafür vorgesehene Bohrung 14 im Gehäuse 2 zur Anlage. Mithin wird zur Montage der Zugmittelspanneinheit 1 zunächst das Druckregelventil 7 in die dafür vorgesehene Bohrung 14 im Gehäuse 2 eingepresst. Anschließend wird der hydraulische Spanner 3 vorzugsweise in das Gehäuse 2 eingepresst.
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Gemäß 3 besteht das Druckregelventil 7 lediglich aus dem Ventilgehäuse 9, der Ventilfeder 10 und dem Ventilkolben 11. Das Ventilgehäuse 9 ist geschnitten dargestellt und weist an einer Umfangsfläche mehrere über den Umfang verteilte Aussparungen 12a–12c auf, die zur variablen Einstellung einer Durchflussrate eines – hier nicht dargestellten – Motoröls mit mehreren über den Umfang verteilten Aussparungen 13a–13c an einer Umfangsfläche des Ventilkolbens 11 zusammenwirken. Das Ventilgehäuse 9 und der Ventilkolben 11 sind aus einem Blechmaterial ausgebildet, wobei die Aussparungen 12a–12c vorzugsweise durch Ausstanzen ausgebildet sind.
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Nach 4 wird der Ventilkolben 11 in einer Ausgangsposition von der Ventilfeder 10 axial gegen das Ventilgehäuse 9 vorgespannt. Die Ventilfeder 10 kommt dabei axial zwischen dem Ventilkolben 11 und dem Ventilgehäuse 9 zur Anlage. In dieser Ausgangsposition fluchten die Aussparungen 12a, 12c am Ventilgehäuse 9 vollständig mit den Aussparungen 13a, 13c am Ventilkolben 11. Mit anderen Worten wird in der Ausgangsposition des Ventilkolbens 11 eine maximale Durchflussrate realisiert. Der Ventilkolben 11 bildet die erste und zweite Ventilkolbenkammer 16a, 16b aus, wobei die Ventilfeder 10 in der ersten Ventilkolbenkammer 16a angeordnet ist. Bei einem Druckanstieg in der zweiten Ventilkolbenkammer 16b bewegt sich der Ventilkoben 11 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 10, wobei die effektive Querschnittsfläche der Aussparungen 12a, 12c und 13a, 13c geringer wird, und wobei die effektive Querschnittsfläche der Aussparungen 12a, 12c und 13a, 13c bei einem maximalen Druck in der zweiten Ventilkolbenkammer 16b minimal wird. Somit verringert sich die maximale Durchflussrate, wodurch der Druckanstieg in der zweiten Ventilkolbenkammer 16b wieder gesenkt wird.
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Gemäß 5 weist eine erfindungsgemäße Zugmittelspanneinheit 1 für einen Zugmitteltrieb eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs ein Gehäuse 2 auf, in dem ein hydraulischer Spanner 3 angeordnet ist. Der hydraulische Spanner 3 ist zur Realisierung eines konstanten Öldruckes in einer Druckkammer 6 fluidtechnisch über ein im Gehäuse 2 angeordnetes Druckregelventil 7 mit einer Druckmittelversorgungsleitung 8 verbunden. Das Druckregelventil 7 weist ein Schraubelement 19 auf, das axial im Gehäuse 2 eingeschraubt ist und in dem zumindest teilweise eine Ventilfeder 10 aufgenommen ist, die axial einen Ventilkolben 11 gegen das Gehäuse 2 vorspannt. Das Gehäuse 2 weist eine erste Ausnehmung 20a auf, die zur fluidtechnischen Verbindung zwischen dem Druckregelventil 7 und dem hydraulischen Spanner 3 vorgesehen ist. Ferner weist das Schraubelement 19 eine zweite Ausnehmung 20b auf, die zur Entlüftung einer ersten Ventilkolbenkammer 16a vorgesehen ist. Eine zweite Ventilkolbenkammer 16b ist zwischen dem Ventilkolben 11 und dem hydraulischen Spanner 3 ausgebildet. Die Druckmittelversorgungsleitung 8 wirkt zur variablen Einstellung einer Durchflussrate eines – hier nicht dargestellten – Motoröls mit mehreren über den Umfang verteilten Aussparungen 13a–13c an einer Umfangsfläche des Ventilkolbens 11 zusammen. Dazu ist der Ventilkolben 11 axial beweglich im Gehäuse 2 angeordnet. Die Wirkungsweise des Druckregelventils 7 entspricht der Wirkungsweise des in 4 dargestellten Druckregelventils 7.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zugmittelspanneinheit
- 2
- Gehäuse
- 3
- hydraulischer Spanner
- 4
- Zylinderelement
- 5
- Kolben
- 6
- Druckkammer
- 7
- Druckregelventil
- 8
- Druckmittelversorgungsleitung
- 9
- Ventilgehäuse
- 10
- Ventilfeder
- 11
- Ventilkolben
- 12a–12c
- Aussparung im Ventilgehäuse
- 13a–13c
- Aussparung im Ventilkolben
- 14
- Bohrung
- 15a, 15b
- Ausnehmung
- 16a, 16b
- Ventilkolbenkammer
- 17
- Rückschlagventil
- 18
- Druckfeder
- 19
- Schraubelement
- 20a, 20b
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012223329 A1 [0003]
- US 2015/0024887 A1 [0004]
