-
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung und einen Ketten- oder Riemenspanner, insbesondere für einen Nockenwellenantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer solchen hydraulischen Spannvorrichtung.
-
Derartige hydraulische Spannvorrichtungen kommen beispielsweise in Kettenspannern für Nockenwellenantriebe zur Anwendung. Sie spannen dabei über eine Spannschiene eine Kette. Je nach Betriebszustand müssen auch an der Kette auftretende Lasten ausgeglichen und gedämpft werden, um eine Beschädigung der Kette zu vermeiden und durch eine mangelnde Kettenspannung verursachte Geräusche zu verhindern.
-
Es sind dabei verschiedene Konzepte für derartige hydraulische Spannvorrichtungen entwickelt worden. Üblicherweise wird eine Dämpfung durch die Viskosität von Öl, das zwischen verschiedenen Ölkammern, die in der Regel über Rückschlagventile voneinander getrennt sind, und weiteren Zu- und Ableitungen fließt, erzielt. Eine derartige hydraulische Spannvorrichtung wird beispielsweise in der
DE 10 2018 217 446 A1 gelehrt. Die dort offenbarte Spannvorrichtung umfasst eine Entlastungsventileinheit, die sich bei entsprechender Belastung derart verschiebt, dass sie einen Strömungsquerschnitt zwischen zwei Ölkammern vergrößert.
-
Aus der Verschiebung der Entlastungsventileinheit und der damit verbundenen Vergrößerung des Strömungsquerschnitts resultiert ein hoher Ölverbrauch und eine veränderte Dynamik des Kettenspanners.
-
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine verbesserte hydraulische Spannvorrichtung und einen verbesserten Ketten- bzw. Riemenspanner bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem Gehäuse, das eine Bohrung aufweist, mit einem in der Bohrung beweglich angeordneten Plunger, der eine erste Ölkammer begrenzt, und mit einem entlang der Bohrung beweglichen Ventilaufnahmeelement, in dem ein Rückschlagventil aufgenommen ist, wobei das Ventilaufnahmeelement die erste Ölkammer von einer zweiten Ölkammer trennt, wobei das Ventilaufnahmeelement derart in eine Ruhelage vorgespannt ist, dass sowohl in der Ruhelage als auch in einer von der Ruhelage verschiedenen Position des Ventilaufnahmeelementes ein konstanter Strömungsquerschnitt für einen Ölfluss von der ersten Ölkammer in die zweite Ölkammer vorhanden ist.
-
Wenn sich der Druck in der ersten Ölkammer aufgrund einer Bewegung des Plungers vergrößert, kann sich das bewegliche Ventilaufnahmeelement in Richtung der zweiten Ölkammer verschieben und dem Öl in der ersten Ölkammer somit ein zusätzliches Volumen zur Verfügung stellen. In gleichem Maße sinkt das Volumen der zweiten Ölkammer. Da der Strömungsquerschnitt des zwischen der ersten und zweiten Ölkammer strömenden Öls sowohl in der Ruheposition des Ventilaufnahmeelements als auch in einer von der Ruheposition abweichenden Stellung (bei einer Bewegung des Plungers in die Bohrung hinein) konstant ist, können unerwünschte Schwankungen in der Dämpfungscharakteristik vermieden werden.
-
Der konstante Strömungsquerschnitt kann größer oder gleich null sein. Die Erfindung schließt insbesondere auch solche Ausgestaltungen ein, in denen kein Ölfluss bzw. nur ein geringer Leckage-Ölfluss von der ersten in die zweite Kammer erfolgt. In diesem Fall kann Öl bei einer Druckerhöhung in der ersten Ölkammer durch einen Leckspalt zwischen der Bohrung und dem Plunger aus der ersten Ölkammer gedrückt werden. Besonders bevorzugt ist der konstante Strömungsquerschnitt größer null, so dass eine Öl-Strömung zwischen der ersten und zweiten Ölkammer vorhanden ist.
-
Vorzugsweise ist der Plunger an dem aus dem Gehäuse herausragenden Ende geschlossen und weist dort eine Kontaktfläche auf. Der Fachmann versteht, dass die Kontaktfläche des Plungers mit einem zu spannenden Element zusammenwirkt, vorzugsweise durch einen flächigen Kontakt zwischen dem zu spannenden Element und der Kontaktfläche. Insbesondere spannt die Spannvorrichtung das zu spannende Element nach außen, relativ zu der Bohrung. Wenn umgekehrt das Element eine Kraft auf die Spannvorrichtung ausübt, kann diese nachgeben, wobei die Bewegung gedämpft wird, und kehrt anschließend selbständig wieder in die Ruhelage zurück.
-
Vorzugsweise ist das Rückschlagventil derart konfiguriert, dass bei einer Bewegung des Plungers aus dem Gehäuse heraus ein Ölfluss von der zweiten Ölkammer in die erste Ölkammer durch das Rückschlagventil freigegeben wird.
-
Vorzugsweise weist die Bohrung an ihrem der Öffnung gegenüberliegenden Ende, d.h. insbesondere im Bereich eines Bodens der Bohrung, eine Ölzuführöffnung auf. Hierdurch kann eine Steuerung des Öldrucks ermöglicht werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Ölzuführöffnung die einzige Öffnung der Spannvorrichtung ist, über die Öl zu- oder abgeführt werden kann bzw. der Öldruck einstellbar ist.
-
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Ventilaufnahmeelement Teile des Rückschlagventils aufweist, insbesondere eine Ventilöffnung. Alternativ wird das Rückschlagventil als Ganzes, d.h. insbesondere einschließlich der Ventilöffnung, in dem Ventilaufnahmeelement eingesetzt und besonders bevorzugt befestigt.
-
Das Prinzip der hier vorgestellten hydraulischen Spannvorrichtung beruht insbesondere darauf, dass bei Bewegung des Plungers ein Ölfluss von der ersten Ölkammer in die zweite Ölkammer, beispielsweise um das Ventilaufnahmeelement herum, durch einen konstanten Strömungsquerschnitt ermöglicht wird, was auf Grund der Viskosität des Öls eine Dämpfung bewirkt. In besonders vorteilhafter Weise wird durch den konstanten Strömungsquerschnitt ein plötzlicher Druckabfall durch ein schnelles Freigeben eines Strömungsquerschnittes, wie beispielsweise bei Druckbegrenzungsventilen, vermieden. Lässt die Spannung der durch die Spannvorrichtung gespannten Kette nach, wird durch die Vorspannung das Ventilaufnahmeelement wieder in die Ruhelage überführt. Durch den sich veränderten Druck zwischen der ersten Ölkammer und der zweiten Ölkammer, insbesondere durch einen in der ersten Ölkammer entstehenden Unterdruck, wird dann vorzugsweise das Rückschlagventil aktiviert und der Ölstand zwischen den Ölkammern wieder ausgeglichen. In besonders vorteilhafter Weise ist die hier erläuterte Spannvorrichtung in der Lage, auch bei hohen Frequenzen Lastspitzen aufzunehmen und zu dämpfen, insbesondere ohne dass es zu einem erhöhten Ölverbrauch kommt. Zudem benötigt die vorgestellte Spannvorrichtung besonders wenige Bauteile, insbesondere im Vergleich zu bekannten Spannvorrichtungen, und ist dadurch wartungsarm sowie kostengünstig herstellbar.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, in dem Plunger ein erstes Spannmittel vorgesehen ist, das derart konfiguriert ist, dass bei einer Bewegung des Plungers in Richtung der Bohrung das Ventilaufnahmeelement bewegt wird, wobei in der zweiten Ölkammer ein zweites Spannmittel angeordnet ist, wobei das Ventilaufnahmeelement durch das zweite Spannmittel in die Ruhelage vorgespannt ist. Die Dynamik der Spannvorrichtung wird folglich in vorteilhafter Weise maßgeblich durch das erste Spannmittel und das zweite Spannmittel und deren Eigenschaften bestimmt.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Spannmittel und/oder das zweite Spannmittel eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, ist. Hierdurch werden besonders einfache und bewährte Spannmittel zur Verfügung gestellt. Insbesondere Spiralfedern sind in einfacher Weise in den zylindrischen Hohlräumen anordenbar und durch die Wahl ihrer Federkonstanten bzw. Steifigkeiten kann die Dynamik der Spannvorrichtung in einfacher Weise angepasst werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spannvorrichtung ein erstes Blockiermittel aufweist, wobei das erste Blockiermittel derart mit dem Ventilaufnahmeelement zusammenwirkt, dass die Ruhelage des Ventilaufnahmeelementes festgelegt ist, und/oder dass in der Bohrung an dem dem Plunger gegenüberliegenden Ende ein zweites Blockiermittel vorgesehen ist, wobei durch das zweite Blockiermittel eine Bewegung des zweiten Spannmittels in wenigstens eine Richtung blockiert ist, und/oder dass die Spannvorrichtung ein drittes Blockiermittel aufweist, wobei durch das dritte Blockiermittel eine Bewegung des Plungers in die Bohrung hinein begrenzt ist. Durch das erste Blockiermittel wird in vorteilhafter Weise mit einfachen Mitteln eine Bewegungsbegrenzung in einer Richtung für das Ventilaufnahmeelement erreicht und somit eine Ruhelage definiert. Durch die durch das zweite Spannmittel erzeugte Vorspannung wird das Ventilaufnahmeelement gegen das erste Blockiermittel gepresst. Ebenfalls vorteilhaft ist die Bereitstellung eines zweiten Blockiermittels, das die Bewegung des zweiten Spannmittels in Richtung des Bodens der Bohrung limitiert und somit eine definierte Position des zweiten Spannmittels ermöglicht. Schließlich ist die Bereitstellung eines dritten Blockiermittels vorteilhaft, da somit die Bewegung des Plungers eingeschränkt und somit das Verhalten der Spannvorrichtung steuerbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten, zweiten und/oder dritten Blockiermittel um ortsfest, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, angeordnete Elemente, die selber insbesondere nicht beweglich sind. In bekannten Spannvorrichtungen werden beispielsweise Ratschenlösungen verwendet, die mit beweglichen Teilen arbeiten, die daher Abnutzungen unterliegen und mögliche Fehlfunktionen aufweisen können, was wiederum die ordnungsgemäße Funktionsweise der Spannvorrichtung beeinträchtigt. Dies wird mit den hier vorgeschlagenen Blockiermitteln in vorteilhafter Weise vermieden.
-
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Spannvorrichtung eine zylindrische Hülse umfasst, wobei die Hülse in der Bohrung angeordnet ist, wobei die zweite Ölkammer in der Hülse gebildet ist und wobei insbesondere das zweite Spannmittel in der Hülse angeordnet ist, wobei die Hülse an ihrem dem Plunger zugewandten Ende einen nach innen gerichteten ersten Flansch aufweist, wobei der Flansch das erste Blockiermittel und vorzugsweise das dritte Blockiermittel bildet, wobei die Hülse vorzugsweise an ihrem dem Plunger abgewandten Ende einen nach innen gerichteten zweiten Flansch aufweist, wobei der zweite Flansch das zweite Blockiermittel bildet. Die Hülse ist vorzugsweise tiefgezogen und wird besonders bevorzugt während der Montage in der Bohrung ein- oder beidseitig geflanscht. Durch einen derartigen, technisch einfach herstellbaren Flansch wird in besonders vorteilhafter Weise ein einfaches erstes bzw. drittes Blockiermittel bereitgestellt. Ebenso ist eine derartige Hülse vorteilhaft, da sie mitsamt des darin eingesetzten Ventilaufnahmeelements und des Rückschlagventils sowie dem zweiten Spannmittel vorfertigbar ist und als Bauteil in die Bohrung eingesetzt wird. Die Herstellung und/oder Montage der Spannvorrichtung wird daher vorteilhafterweise vereinfacht. Auch kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche Bauteile wie Clips oder Ringe verzichtet werden. Schließlich ermöglicht eine solche Hülse bei entsprechender Dimensionierung einen größeren Bauraum für das zweite Spannmittel, wodurch die Leistungsfähigkeit des Spannmittels verbessert wird, insbesondere im Falle einer Spiralfeder. Falls die Hülse einen Flansch an ihrem dem Plunger zugewandten Ende aufweist, ist es vorteilhafterweise möglich, dass das Ventilaufnahmeelement innen an dem Flansch anliegt, wodurch das erste Blockiermittel realisiert ist und der Plunger in einer maximal in die Bohrung eingeschobenen Position außen auf dem Flansch aufsitzt bzw. aufliegt und somit das dritte Blockiermittel realisiert wird. Hierdurch werden vorteilhafterweise das erste und das dritte Blockiermittel mit einem einzigen Element realisiert.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Blockiermittel oder das zweite Blockiermittel ein ortsfest angeordneter Ring oder Clip, insbesondere ein C-förmiger Clip, ist. Dabei kann ein derartiges Blockiermittel direkt in die Bohrung eingesetzt und dort befestigt werden oder auch mit einer Hülse wie zuvor beschrieben kombiniert werden. Dabei sind auch Kombinationen denkbar. Beispielsweise kann die Spannvorrichtung eine in der Bohrung angeordnete Hülse, insbesondere wie oben beschrieben, aufweisen, die an ihrem dem Plunger zugewandten Ende geflanscht ist und somit das erste und dritte Blockiermittel bereitstellt, während die Hülse in ihrem dem Boden der Bohrung zugewandten Bereich ein ring- oder clipsförmiges zweites Blockiermittel aufweist, wodurch je nach Position des zweiten Blockiermittels das Verhalten des zweiten Spannmittels einstellbar ist. Besonders bevorzugt wird ein ring- oder clipsförmiges zweites Blockiermittel in eine entsprechende Vertiefung, insbesondere eine wenigstens teilweise umlaufende Nut, eingesetzt. Hierdurch wird der Halt des zweiten Blockiermittels vorteilhafterweise verbessert.
-
Gemäß noch einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite und/oder dritte Blockiermittel einstückig mit der Innenwandung der Bohrung ausgebildet ist. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise ein Blockiermittel realisiert. Insbesondere kann der Boden der Bohrung eine Auflagefläche für das zweite Spannmittel bilden. Alternativ sind Stufen und/oder Schultern in der Innenwand der Bohrung ausgebildet, die als zweites oder drittes Blockiermittel fungieren. Besonders bevorzugt weist die Bohrung in dem Bereich des Plungers einen größeren Innendurchmesser auf als in dem Bereich der zweiten Ölkammer, so dass im Übergang zwischen den Innendurchmessern eine Stufe gebildet ist, die die Bewegung des Plungers limitiert.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das zweite Spannmittel eine höhere Steifigkeit als das erste Spannmittel aufweist. Insbesondere sind das erste Spannmittel und das zweite Spannmittel Spiralfedern, wobei die zweite Spiralfeder eine höhere Federsteifigkeit als die erste Spiralfeder aufweist. Hierdurch kann in besonders vorteilhafter Weise eine Vorspannung des Ventilaufnahmeelements sichergestellt werden. Auch ist das Verhalten der Spannvorrichtung auf diese Weise vorteilhafterweise steuerbar.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ventilaufnahmeelement an seinem Außenumfang mehrere Durchflusskanäle aufweist, die den Strömungsquerschnitt bilden. Besonders bevorzugt weist das Ventilaufnahmeelement zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht Kanäle auf, die ganz besonders bevorzugt äquidistant entlang des äußeren Umfang des Ventilaufnahmeelements verteilt sind. Dabei sind eine Vielzahl von Formen und Ausgestaltungen der Durchflusskanäle denkbar. Der Fachmann versteht, dass entscheidend ist, dass die Kanäle eine fluidische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Ölkammer mit einem konstanten Strömungsquerschnitt bereitstellen. Hierdurch in vorteilhafter Weise ein kontrollierter und steuerbarer Ölfluss ermöglicht.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ventilaufnahmeelement an seiner äußeren Mantelfläche wenigstens teilweise eine Ummantelung aufweist. Dabei soll unter Ummantelung insbesondere ein Material verstanden sein, das wenigstens bereichsweise die äußere Mantelfläche des Ventilaufnahmeelements bedeckt und nicht einstückig mit dem Ventilaufnahmeelement ausgebildet ist. Besonders bevorzugt sind dabei Bereiche ausgespart und/oder weisen eine geringere Materialdicke auf. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise besonders einfach der Strömungsquerschnitt realisiert werden. Ganz besonders bevorzugt ist die Ummantelung aus einem Material gefertigt, das einen geringeren Gleitwiderstand als das Material des Ventilaufnahmeelements aufweist, so dass die Bewegung des Ventilaufnahmeelements in der Bohrung bzw. der Hülse möglichst widerstandsfrei ist (von den auf das Ventilaufnahmeelement wirkenden Kräften, die durch das erste und das zweite Spannmittel ausgeübt werden, abgesehen).
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Ketten- oder Riemenspanner, insbesondere für einen Nockenwellenantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvorrichtung. Ein derartiger Nockenwellenantrieb ist mittels einer Endloskette oder einem Endlosriemen betreibbar. Die hier vorgeschlagene hydraulische Spannvorrichtung kann in beiden Fällen eingesetzt werden.
-
Bevorzugt umfasst der Ketten- oder Riemenspanner wenigstens eine Spannschiene, die besonders bevorzugt an einem Ende um eine Achse schwenkbar gelagert ist. Ganz besonders bevorzugt ist die hydraulische Spannvorrichtung an dem beweglichen Ende der Spannschiene derart angeordnet, dass eine Kontaktfläche des Plungers an der Spannschiene anliegt. Dabei wird die Spannschiene durch die im Betrieb des Motors auftretenden wechselnden Lasten bewegt. Die Spannvorrichtung spannt die Spannschiene in Richtung des Riemens bzw. der Kette vor. Steigen die Lasten, wird die Spannschiene in Richtung der Spannvorrichtung gedrückt, wobei die Spannvorrichtung diese Bewegung dämpft und die Spannschiene wieder in Richtung der Kette bzw. der Riemens drückt.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Ketten-/Riemenspanner können dieselben Vorteile erreicht werden wie sie bereits im Zusammenhang mit der hydraulischen Spannvorrichtung beschrieben worden sind. Die im Zusammenhang mit dieser Spannvorrichtung erläuterten vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale können, allein oder in Kombination, auch bei dem Ketten-/Riemenspanner zur Anwendung kommen.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigt:
- 1 eine hydraulische Spannvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Detailansicht einer alternativen Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels;
- 3 eine hydraulische Spannvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Detailansicht einer alternativen Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels;
- 5a eine hydraulische Spannvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in der Ruhelage;
- 5b die hydraulische Spannvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in einer von der Ruhelage verschiedenen Position;
- 6 eine Detailansicht des Ventilaufnahmeelements aus 5b.
- 7 eine Schnittdarstellung des Ventilaufnahmeelements aus 6.
-
In 1 ist eine hydraulische Spannvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Eine derartige hydraulische Spannvorrichtung wird beispielsweise in Kettenspannern zum Spannen einer Kette eines Nockenwellenantriebs (engl. „timing drive“) eingesetzt. Die Spannvorrichtung umfasst ein Gehäuse 2, das eine im Wesentlichen zylindrische Bohrung 3 mit einer Öffnung, hier in der Zeichnung oben, aufweist. Diese Bohrung 3 weist dabei eine Haupterstreckungsrichtung A auf. An dem der Öffnung gegenüberliegenden Ende der Bohrung 3 ist hier eine weitere Öffnung vorgesehen, die als Ölzuführ- bzw. -abführöffnung dient. Über diese weitere Öffnung kann insbesondere der Öldruck in der Spannvorrichtung 1 eingestellt werden.
-
Im vorliegenden Fall sind ferner beispielhaft seitlich der Bohrung 3 zwei Löcher in dem Gehäuse 2 ersichtlich, mittels derer das Gehäuse 2 an einer geeigneten Stelle befestigt werden kann. Dabei sind die Größe, die Platzierung und die Form der Öffnungen rein beispielhaft und können auf dem jeweiligen Anwendungsfall hin angepasst werden.
-
Im unteren Bereich der Bohrung 3 ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel passgenau eine Hülse 9 eingesetzt, die beispielsweise tiefgezogen wird. Das untere und obere Ende der Hülse 9 wird dabei umgebogen bzw. geflanscht, so dass jeweils umlaufende nach innen gerichtete Vorsprünge gebildet werden. Mit dem unteren Flansch liegt die Hülse 9 dabei auf dem Boden der Bohrung 3 auf und bietet gleichzeitig Halt für ein gemäß der hier dargestellten Ausführungsform im Inneren der Hülse 9 angeordnetes zweites Spannmittel 8, das vorzugsweise als vergleichsweise steife Spiralfeder ausgeführt ist. Diese spannt ein Ventilaufnahmeelement 6 gegen den oberen Flansch vor. Der Innenraum der Hülse 9 ist dabei mit Öl gefüllt und dient als zweite Ölkammer 12
-
Das Ventilaufnahmeelement 6 dient dabei als Sitz für ein Rückschlagventil 5, wobei ein übliches Rückschlagventil 5 verwendet werden kann, beispielsweise hier ein Kugelventil, das in einer Membran bzw. einem Käfig mit Durchgangsöffnungen gehalten und durch eine Feder gegen die Ventilöffnung gespannt ist.
-
In den oberen Bereich der Bohrung 3 wird dabei ein Plunger 4 eingesetzt, der an seinem aus dem Gehäuse 2 ragenden Ende geschlossen ist und dort insbesondere eine Kontaktfläche 100 aufweist, die in Kontakt mit einem zu spannenden Element, beispielsweise einer Spannschiene eines Kettenspanners, steht. Der Plunger 4 weist dabei, da er formschlüssig in die Bohrung 3 eingesetzt ist, zwangsläufig die gleiche Haupterstreckungsrichtung A wie die Bohrung 3 auf. Der Plunger 4 ist folglich beweglich in der Bohrung 3 angeordnet.
-
Der Plunger 4 ist hier im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgeführt und weist im Inneren einen Raum auf, der als erste Ölkammer 11 dient. Weiterhin ist gemäß der hier dargestellten Ausführungsform im Inneren des Plungers 4 ein erstes Spannmittel 7 angeordnet, beispielsweise eine Spiralfeder, die vorzugsweise eine geringere Federsteifigkeit als das zweite Spannmittel 8 aufweist. Diese liegt auf der einen Seite an dem geschlossenen Ende des Plungers 4 an und auf der anderen Seite an dem Ventilaufnahmeelement 6.
-
Dabei ist das Rückschlagventil 5 in dem Ventilaufnahmeelement 6 derart aufgenommen, dass bei einem ausreichend hohen Druck das Ventil einen Ölfluss von der zweiten Ölkammer 12 in die erste Ölkammer 11 freigibt.
-
In der vorliegenden Darstellung ist dabei der untere Teil in einer Ruhelage dargestellt, in der das zweite Spannmittel 8 das Ventilaufnahmeelement gegen das erste Blockiermittel 21, also hier die Innenseite des Flansches der Hülse 9 drückt.
-
In dieser Ruhelage ist der Plunger 4 eigentlich in einer von der Hülse 9 beabstandeten Stellung. Der Einfachheit halber ist hier jedoch der obere Teil, insbesondere der Plunger 4, in einer von der Ruhelage verschiedenen Endposition dargestellt, in der das untere Ende des Plungers 4 auf dem oberen Flansch der Hülse 9 aufliegt, wodurch die Hülse 9 eine Bewegung des Plungers 4 in die Bohrung 3 hinein limitiert. Der obere Flansch ist daher (mit seiner Unterseite) sowohl ein erstes Blockiermittel 21 für das zweite Spannmittel 8, als auch zugleich (mit seiner Oberseite) ein drittes Blockiermittel 23 für den Plunger 4.
-
Im Betrieb spannt die Spannvorrichtung 1 beispielsweise über eine Spannschiene eine Kette oder einen Riemen eines Nockenwellenantriebs vor. Durch eine plötzliche Belastungsspitze kann es nun dazu kommen, dass die Kette gespannt wird und die Spannschiene in Richtung der Spannvorrichtung 1 bewegt. Über den Kontakt zwischen der Spannschiene und der Kontaktfläche 100 des Plungers 4 wird der Plunger 4 in die Bohrung 3 hineingedrückt. Durch den Öldruck und/oder das erste Spannmittel 7 wird das Ventilaufnahmeelement 6 mitsamt des Rückschlagventils 5 gegen die Vorspannung des zweiten Spannmittels 8 nach unten bzw. in die Bohrung 3 hinein gedrückt. Hierdurch wird ein Ölfluss durch einen konstanten und definierten Strömungsquerschnitt, insbesondere um das Ventilaufnahmeelement 6 herum, d.h. insbesondere um den Außenumfang des Ventilaufnahmeelements 6 herum, beispielsweise durch entlang der äußeren Mantelfläche des Ventilaufnahmeelements 6 verteilte Durchflusskanäle 10 bzw. -Öffnungen, ermöglicht. Sowohl in der Ruhelage des Ventilaufnahmeelements 6 als auch in einer beliebigen, von der Ruhelage verschiedenen Position des Ventilaufnahmeelements 6 strömt also Öl von der ersten Ölkammer 11 in die zweite Ölkammer 12. Durch die vergleichsweise hohe Viskosität des Öls kommt es dabei zu einer Dämpfung der Bewegung des Plungers 4, so dass Belastungsspitzen oder Bewegungen der Kette mit hoher Frequenz abgedämpft werden.
-
Lässt die Krafteinwirkung auf die Spannvorrichtung 1 nach, wird das Ventilaufnahmeelement 6 durch das zweite Spannmittel 8 erneut in seine Ruhelage bewegt. Durch den Öldruck und/oder die Kraftübertragung durch das erste Spannmittel 7 wird dabei der Plunger 4 wieder aus der Bohrung 3 bzw. dem Gehäuse 2 teilweise hinausbewegt.
-
Dabei entsteht ein Unterdruck in der ersten Ölkammer 11, bzw. die Druckverhältnisse zwischen der ersten Ölkammer 11 und der zweiten Ölkammer 12 verändern sich derart, dass das Rückschlagventil 5 auslöst und Öl zentral durch die Ventilöffnung von der zweiten Ölkammer 12 in die erste Ölkammer 11 fließt.
-
In 2 ist eine Detailansicht einer alternativen Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels aus 1 dargestellt. Dabei ist das zweite Blockiermittel 22 nicht durch einen Flansch im unteren Ende der Hülse 9 gebildet, sondern durch einen Ring oder einen C-förmigen Clip, der im unteren Bereich der Hülse ortsfest angeordnet ist. Ortsfest meint damit insbesondere, dass sich die Position des Clips bzw. des Rings im Betrieb der Spannvorrichtung 1 nicht ändert. Das zweite Spannmittel 8, hier also die Spiralfeder, liegt dabei an dem Clip bzw. Ring an. Es ist daher keine Bewegung des zweiten Spannmittels in Richtung des Bodens der Bohrung 3 über das zweite Blockiermittel 8 möglich.
-
In 3 ist eine hydraulische Spannvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses ähnelt von der Funktionsweise her dem im Zusammenhang mit 1 erläuterten ersten Ausführungsbeispiel, weswegen grundsätzlich auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dabei von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die hier gezeigte Spannvorrichtung 1 keine Hülse 9 aufweist. Stattdessen ist das zweite Spannmittel 8 unmittelbar in der Bohrung 3 angeordnet. Der Boden der Bohrung 3 weist hier eine Stufe (zu der Ölzuführöffnung) auf, die als zweites Blockiermittel 22 die Bewegung des zweiten Spannmittels 8, das auch hier als Spiralfeder ausgeführt ist, begrenzt.
-
Das erste Blockiermittel 21 ist dabei in diesem zweiten Ausführungsbeispiel ein C-förmiger Clip oder ein Ring, ähnlich wie in der im Zusammenhang mit 2 erläuterten, alternativen Ausgestaltung. Dieser Clip oder Ring ist dabei in einer Nut in der Innenwandung der Bohrung 3 eingesetzt. Das zweite Spannmittel 8 spannt dabei das Ventilaufnahmeelement 6 gegen diesen Clip oder Ring vor. Das erste Blockiermittel 21 wirkt dabei derart mit dem Ventilaufnahmeelement 6 zusammen, dass ein Ölfluss zwischen der ersten Ölkammer 11 und der zweiten Ölkammer 12 verhindert wird.
-
Zusätzlich weist hier die Bohrung 3 eine weitere Stufe in der Innenwandung auf, die die Bewegung des Ventilaufnahmeelements 6 begrenzt. Dadurch kann indirekt auf die Bewegung des Plungers 4 blockiert werden, die Stufe dient also als drittes Blockiermittel 23. Alternativ oder zusätzlich kann das dritte Blockiermittel 23 auch durch eine weitere Stufe in der Innenwandung oberhalb des ersten Blockiermittels 21 gebildet sein. In diesem Fall kann der Plunger 4 unmittelbar an dem dritten Blockiermittel 23, also einer Stufe, zur Anlage kommen.
-
In 4 ist eine Detailansicht einer alternativen Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt. Dabei umfasst das Ventilaufnahmeelement 6 wenigstens an seiner Außenfläche wenigstens bereichsweise eine Ummantelung 13. Diese kann wahlweise die gesamte Mantelfläche des Ventilaufnahmeelements 6, also die der Innenwandung der Bohrung 3 zugewandte Fläche des Ventilaufnahmeelements 6, bedecken oder Bereiche freilassen. Diese Bereiche bilden Durchflusskanäle bzw. -Öffnungen für das Öl. In dem ersten Fall können diese Durchflusskanäle im Material der Ummantelung eingearbeitet sein, oder sie werden durch Bereiche verminderter Materialdicke gebildet. Diese Durchflusskanäle 10 stellen einen von der Position des Ventilaufnahmeelements 6 unabhängigen und konstanten Strömungsquerschnitt für das Öl bereit.
-
Der Vorteil dieses zweiten Ausführungsbeispiels besteht vor allem darin, dass keine Hülse 9 benötigt wird, die Spannvorrichtung 1 also weniger Teile aufweist. Zudem kann bei Verwendung von ansonsten gleichen Elementen das Verhalten der Spannvorrichtung 1 unter anderem durch die Wahl der Position des ersten Blockiermittels 21 bestimmt werden.
-
In 4 ist weiterhin der bekannte Aufbau eines üblichen Rückschlagventils 5 zu erkennen. Eine Kugel blockiert dabei ein in dem Ventilaufnahmeelement 6 gebildete Öffnung. Die Kugel wird in einem Käfig bzw. einer Membran mit Öffnungen gehalten und durch eine zwischen dem Käfig und der Kugel angeordnete Feder in Richtung der Öffnung vorgespannt. Die Federkraft ist dabei derart gewählt, dass das Rückschlagventil 5 bei einem vorbestimmten Druck durch eine Bewegung der Kugel nach oben in der Zeichnung einen Ölfluss durch die Öffnung freigibt.
-
In 5a ist eine hydraulische Spannvorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in der Ruhelage dargestellt. Das dritte Ausführungsbeispiel ähnelt dabei in seiner Funktionsweise dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, so dass auf die diesbezüglichen voranstehenden Erläuterungen grundsätzlich verwiesen wird.
-
Das dritte Ausführungsbeispiel sieht dabei im Wesentlichen eine Kombination von Elementen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels vor. So umfasst die Spannvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Hülse 9. Auch weist die Hülse 9 im unteren Bereich einen Flansch auf, der als zweites Blockiermittel 22 fungiert. Jedoch wird das erste Blockiermittel 21 nicht durch einen Flansch im oberen Bereich der Hülse 9 gebildet, stattdessen ist in der Innenwandung der Hülse 9 eine Nut vorgesehen, in die beispielsweise ein c-förmiger Clip als erstes Blockiermittel 21 eingesetzt ist. Die Ruhelage ist daran zu erkennen, dass das Ventilaufnahmeelement 6 an dem ersten Blockiermittel 21 anliegt und dass der Plunger 4 von der Hülse 9 beabstandet ist und das erste Spannmittel 7 entspannt ist.
-
In 5b ist die hydraulische Spannvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in einer von der Ruhelage verschiedenen Position gezeigt. Der Plunger 4 ist dabei in die Bohrung 3 eingeschoben und der obere Rand der Hülse 9 bildet ein drittes Blockiermittel 23 für den Plunger 4. Der Plunger 4 schließt hier bündig mit der Hülse 9 ab.
-
Die Verschiebung des Ventilaufnahmeelements 6 durch den in dem Plunger 4 durch den durch die Kompression des Öls verursachten Druckanstieg in der ersten Ölkammer 10 (sowie durch die Kraft des ersten Spannmittels 7) ist dabei in 6 dargestellt.
-
6 zeigt eine Detailansicht des Ventilaufnahmeelements 6 aus 5b. Dabei ist deutlich erkennbar, wie das Ventilaufnahmeelement 6 relativ zu dem ersten Blockiermittel 21, hier beispielsweise ein in der Innenwandung der Hülse 9 befestigter C-förmiger Clip, beabstandet ist. Auf der Außenseite der Ummantelung 13 ist dabei ein, hier in Form von mehreren Durchflusskanälen 10 realisierter, konstanter Strömungsquerschnitt realisiert, durch den das Öl von der ersten Ölkammer 11 in die zweite Ölkammer 12 fließen kann. Dieser Flussweg ist gestrichelt in der Figur angedeutet.
-
In 7 ist eine Schnittdarstellung des Ventilaufnahmeelements aus 6 dargestellt. Hier ist erkennbar, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel äquidistant voneinander in Umfangsrichtung beabstandet vier Durchflusskanäle 10 zwischen der Innenwandung der Hülse 9 und der Ummantelung 13 des Ventilaufnahmeelements 6 gebildet sind, die gemeinsam den Strömungsquerschnitt bilden. Selbstverständlich ist dabei jede andere Anzahl an Durchflusskanälen 10 ebenfalls möglich, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Durchflusskanäle 10. In dem hier gezeigten Fall werden die Durchflusskanäle 10 dabei durch eine im Vergleich zu benachbarten Regionen verminderten Materialdicke der Ummantelung 13 gebildet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102018217446 A1 [0003]
