DE102021114329A1

DE102021114329A1 - Hydraulische Spannvorrichtung mit Reservoirentlüftung

Info

Publication number: DE102021114329A1
Application number: DE102021114329.2A
Authority: DE
Inventors: Melanie Kraus; Franz Wach
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-12-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Endlostrieb, insbesondere für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse, einem im Spannergehäuse verschiebbar geführten Spannkolben, einem zwischen dem Spannergehäuse und dem Spannkolben ausgebildeten Druckraum, einem zumindest teilweise von dem Spannergehäuse ausgebildeten Hydraulikmittel-Reservoir und einem Versorgungskanal zwischen dem Hydraulikmittel-Reservoir und dem Druckraum, wobei das Spannergehäuse eine das Hydraulikmittel-Reservoir umgebende Dichtungsfläche aufweist. Dabei ist ein die das Hydraulikmittel-Reservoir umgebende Dichtungsfläche unterbrechender Entlüftungskanal vorgesehen, mittels dem das Hydraulikmittel-Reservoir entlüftbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einem Motorblock mit einer solchen hydraulischen Spannvorrichtung sowie die Verwendung von zwei solchen hydraulischen Spannvorrichtungen in einem Verbrennungsmotor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Endlostrieb, insbesondere für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse, einem im Spannergehäuse verschiebbar geführten Spannkolben, einem zwischen dem Spannergehäuse und dem Spannkolben ausgebildeten Druckraum, einem zumindest teilweise von dem Spannergehäuse ausgebildeten Hydraulikmittel-Reservoir und einem Versorgungskanal zwischen dem Hydraulikmittel-Reservoir und dem Druckraum, wobei das Spannergehäuse eine das Hydraulikmittel-Reservoir umgebende Dichtungsfläche aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einem Motorblock mit einer solchen hydraulischen Spannvorrichtung sowie die Verwendung von zwei solchen hydraulischen Spannvorrichtungen in einem Verbrennungsmotor.
Hydraulische Spannvorrichtungen sind weit verbreitet und werden in der Technik in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise bei Steuerkettentrieben oder anderen Aggregatsantrieben in Verbrennungsmotor. Derartige Spannvorrichtungen umfassen in der Regel ein Spannergehäuse mit einer Kolbenbohrung, in der ein mittels einer Druckfeder vorgespannter Spannkolben längsbeweglich geführt ist. Der hohlzylindrische Spannkolben bildet mit der Kolbenbohrung des Spannergehäuses einen Druckraum aus, der zur Dämpfung der Einfahrbewegung des Spannkolbens mit Hydraulikmittel gefüllt ist. Der Druckraum steht über einen Versorgungskanal und ein Rückschlagventil mit einem Hydraulikmittel-Reservoir in Verbindung, das wiederum von dem Motorölkreis des Verbrennungsmotors versorgt wird. Das in dem Druckraum befindliche, unter hohem Druck stehende Hydraulikmittel, bewirkt bei einer sich ändernden Spannung des Kettentriebs eine Dämpfung der resultierenden Einfahrbewegung des Spannkolbens. Das bei der Dämpfung aus dem Druckraum entweichende Hydraulikmittel, das über einen zwischen dem Spannkolben und dem Spannergehäuse vorhandenen Leckagespalt oder über eine Entlüftungsbohrung im Spannkolben aus dem Druckraum austritt, wird von dem aus dem Hydraulikmittel-Reservoir nachströmenden Hydraulikmittel ersetzt. In Abhängigkeit der Einbausituation der hydraulischen Spannvorrichtung am Verbrennungsmotor kann es in der Hydraulikmittelversorgung und dem Hydraulikmittel-Reservoir zu Luftansammlungen kommen, die wiederum zu einer Mangelversorgung oder einem Versorgungsausfall der Spannvorrichtung mit Hydraulikmittel führen kann.
Herkömmliche Spannvorrichtungen sind in unterschiedlichen Konstruktionen und Ausführungsformen in der Technik weit verbreitet und haben sich im Einsatz gut bewährt. Dabei sind die entsprechenden Konstruktionen und Konzepte der Hydraulikmittelversorgung üblicherweise auf die jeweilige Einbausituation ausgerichtet, wobei die Abstimmung auf die Einbausituation und Funktion der Spannvorrichtung ein teilweise aufwändiges Design und eine arbeitsintensive Herstellung der Bauteile erfordern, um dauerhaft einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
Die Vielzahl der im Stand der Technik bekannten hydraulischen Spannvorrichtungen ermöglicht eine auf den jeweiligen Anwendungsfall, die Einbausituation und die Ausführungsform ausgerichtete Auswahl. Die fortschreitende technische Entwicklung bedingt jedoch auch bei den in der Technik bereits gut eingeführten Produkten einen stetigen Innovationsdruck, auch bestehende Konstruktionen zu verbessern. Daher besteht auch im Hinblick auf den gerade in der Automobilindustrie steigenden Kostendruck in Verbindung mit hohen Stückzahlen ein ständiger Optimierungsbedarf an den Produkten und der Montage sowie das Bestreben durch Synergie-effekte Kosten zu reduzieren.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Spannvorrichtung bereitzustellen, deren Konstruktion bei einer sicheren Funktion, einem einfachen Aufbau und einer einfachen Handhabung eine kostengünstige Herstellung und Montage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Entlüftungskanal vorgesehen ist, mittels dem das Hydraulikmittel-Reservoir entlüftbar ist, wobei der Entlüftungskanal die das Hydraulikmittel-Reservoir umgebende Dichtungsfläche unterbricht. Der Entlüftungskanal ist dabei als kleine Vertiefung oder Nut in der Oberfläche der Dichtungsfläche eingearbeitet und ermöglicht eine Ableitung einer Luftansammlung oder eines Luftpolsters aus dem Hydraulikmittel-Reservoir an die Umgebung.
In modernen Verbrennungsmotoren mit mehreren Kettentrieben oder Riementrieben, beispielsweise mit zwei Steuerkettentrieben, in einem V- oder Gabelmotor, oder mit zusätzlichen Aggregatsantrieben, ergeben sich oftmals Einbausituationen, bei der eine hydraulische Spannvorrichtung kopfüber montiert werden muss, d.h. bei der der Versorgungskanal zwischen dem Hydraulikmittel-Reservoir und dem Druckraum oberhalb des Druckraums angeordnet ist. Dies führt dazu, dass sich zwischen einem Zulauf zum Hydraulikmittel-Reservoir und dem Zulauf des Versorgungskanals im Hydraulikmittel-Reservoir Luft aus dem Hydraulikmittel ansammelt und ein Luftpolster ausbildet. Im Betrieb fördert die Hydraulikmittelversorgung, d.h. der Motorölkreis des Verbrennungsmotors, gegen dieses Luftpolster und komprimiert diese Luft, anstatt Hydraulikmittel in die Spannvorrichtung zu fördern. In der Spannvorrichtung kommt es dadurch zu einer Einschränkung oder einem Ausfall der Hydraulikmittelversorgung, was sich im Betrieb des Verbrennungsmotors durch Klappergeräusche bemerkbar macht, wenn der Spannkolben bei unzureichender mechanischer Vorspannung durch die Druckfeder auf dem Boden der Kolbenbohrung aufschlägt oder wenn bei Verwendung eines Rastiersystems der Rastring in der Nut des Gehäuses hin- und her geschoben wird. Daher werden im Stand der Technik für derartige kopfüber montierte Spannvorrichtungen besondere Ausführungsformen ausgewählt, die das Ausbilden von Luftpolstern im Hydraulikmittel-Reservoir oder dem Hydraulikmittelzulauf zur Spannvorrichtung verhindern. Dabei bewegt sich bei einer kopfüber montierten erfindungsgemäßen Spannvorrichtung der Spannkolben in einer Spannrichtung die unterhalb einer waagrechten Einbaulage des Spannkolbens verläuft.
Die erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung ermöglicht sowohl eine aufrechte als auch eine Kopfüber-Montage der Spannvorrichtung am Motorblock des Verbrennungsmotors. Bei der Kopfüber-Montage kann der in der Dichtungsfläche vorgesehene Entlüftungskanal, der die umgebende Dichtungsfläche des Hydraulikmittel-Reservoirs an einer weit oben liegenden Stelle unterbricht, Lufteinschlüsse aus dem Hydraulikmittel-Reservoir entfernen. Dadurch lässt sich bei einer Überkopf-Montage der hydraulischen Spannvorrichtung eine deutlich verbesserte und sicherere Funktion erzielen. Eine solche Entlüftung über den Entlüftungskanal in der das Hydraulikmittel-Reservoir umgebenden Dichtungsfläche führt jedoch zu einem deutlich erhöhten Hydraulikmittelbedarf, der durch das Hydraulikmittelsystem bereitgestellt werden muss. Ein weiterer Nachteil von kopfüber montierten Spannvorrichtungen ist das Leerlaufen des Druckraums beim Stillstand des Verbrennungsmotors, wodurch sich beim Neustart ein Startklappern einstellen kann, da die hydraulische Dämpfung erst nach der erneuten Befüllung des Druckraums mit Hydraulikmittel im vollen Umfang bereitgestellt wird. Diese Nachteile können jedoch bei der Auslegung der Komponenten und der Steuerung des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden, so dass die Vorteile der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, insbesondere bei der Anforderung von Gleichteilekonzepten trotzdem zum Tragen kommen.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die das Hydraulikmittel-Reservoir umgebende Dichtungsfläche einen Entlüftungsbereich aufweist, wobei die Dichtungsfläche im Entlüftungsbereich zwei nebeneinander angeordnete und getrennt voneinander verlaufende Dichtungsabschnitte aufweist, wobei lediglich der erste Dichtungsabschnitt eine von dem Entlüftungskanal unterbrochene Dichtfläche aufweist. Das Vorsehen eines Entlüftungsbereichs mit zwei nebeneinander angeordneten und getrennt voneinander verlaufenden Dichtungsabschnitten ermöglicht es, je nach Einbaulage der hydraulischen Spannvorrichtung, eine unterschiedliche, das Hydraulikmittel-Reservoir umgebende, Dichtungsfläche bereitzustellen und je nach Einbaulage eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs über den Entlüftungskanal zur Verfügung zu stellen oder nicht. Dieses Prinzip lässt sich nicht nur für Flanschspanner, sondern auch für alle anderen gängigen hydraulischen Spannvorrichtungen umsetzen, beispielsweise für einen Einschraubspanner oder einen Steckspanner. Die spezielle Ausführung des Spannergehäuses, insbesondere der das Hydraulikmittel-Reservoir umgebende Dichtungsfläche, ermöglicht so eine hydraulische Oder-Schaltung, die durch die gegebene Form der Spannerdichtflächen am Motorblock des Verbrennungsmotors aktiviert oder deaktiviert werden kann. Dadurch können trotz unterschiedlichster Einbausituationen, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzten hydraulischen Spannvorrichtungen als identische Teile konstruiert werden. Derartige Gleichteilkonzepte werden in zunehmendem Maße von der Automobilindustrie nachgefragt und ermöglichen, insbesondere für die erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung, viele Vorteile hinsichtlich der Herstellung in höheren Stückzahlen, der Werkzeugkosten, der Lagerhaltung, der Transportkosten und der Montagekosten.
Eine günstige Ausbildung sieht vor, dass der zweite Dichtungsabschnitt eine ununterbrochene Dichtfläche aufweist. Die ununterbrochene Dichtfläche im Bereich des zweiten Abschnitts ermöglicht eine sichere Dichtfunktion zur Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs ohne Entlüftungsfunktion und ermöglicht es somit die erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung in aufrechten Einbausituationen zu nutzen, bei denen eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs über den Versorgungskanal und den Druckraum erfolgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Dichtfläche des ersten Dichtungsabschnitts und die Dichtfläche des zweiten Dichtungsabschnitts in einer gleichen Ebene verlaufen, d.h. einer von den beiden Dichtflächen aufgespannten planen Dichtungsebene. Neben der einfachen Herstellung ermöglicht die Lage der Dichtflächen des ersten und zweiten Dichtungsabschnitts in der gleichen Ebene eine bessere Planheit der Dichtflächen und damit auch ein besseres Abdichten zu einer Gegendichtfläche. Bevorzugt liegen die Dichtflächen des ersten und zweiten Dichtungsabschnitts in einer gemeinsamen Dichtebene der umlaufenden Dichtungsfläche.
Des Weiteren kann der erste Dichtungsabschnitt am äußeren Umfang der das Hydraulikmittel-Reservoir umgebenden Dichtungsfläche angeordnet sein und der zweite Dichtungsabschnitt weiter innenliegend in Richtung des Hydraulikmittel-Reservoirs angeordnet sein. Eine solche Anordnung der beiden Dichtungsabschnitte, bei dem der erste Dichtungsabschnitt gegenüber dem zweiten Dichtungsabschnitt aus Richtung des Hydraulikmittel-Reservoirs kommend weiter außen liegt, ermöglicht eine gute Entlüftung des Hydraulikbettel-Reservoirs, da sich vor dem am äußeren Umfang liegenden ersten Dichtungsabschnitt das Luftpolster im Hydraulikmittel-Reservoir sicher ansammeln und von dort über den Entlüftungskanal an die Umgebung abgeführt werden kann.
Zweckmäßigerweise kann der erste Dichtungsabschnitt mit einer ersten Spannerdichtfläche verbindbar sein, bevorzugt einer ersten Spannerdichtfläche am Motorblock eines Verbrennungsmotors, um eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs zu ermöglichen, und der zweite Dichtungsabschnitt mit einer zweiten Spannerdichtfläche verbindbar sein, bevorzugt einer zweiten Spannerdichtfläche am Motorblock eines Verbrennungsmotors, um eine entlüftungsfreie Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs zu ermöglichen. In Verbindung mit der Oberfläche des Motorblocks ergibt sich durch das Verbinden der umgebenden Dichtungsfläche der hydraulischen Spannvorrichtung mit der Spannerdichtfläche am Motorblock das vollständige Hydraulikmittel-Reservoir, wobei je nach Form der ersten und zweiten Spannerdichtfläche am Motorblock in Interaktion mit dem ersten oder zweiten Dichtungsabschnitt des Entlüftungsbereichs ein über den Entlüftungskanal entlüftbares Hydraulikmittel-Reservoir oder ein entlüftungsfrei abgedichtetes Hydraulikmittel-Reservoir ausbildet. Dies ermöglicht je nach der konkreten Ausgestaltung der Spannerdichtflächen am Motorblock eines Verbrennungsmotors eine Aktivierung oder Deaktivierung der Entlüftungsfunktion in der das Hydraulikmittel-Reservoir umgebenden Dichtungsfläche. Entsprechend ermöglicht die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvorrichtung, insbesondere der Dichtflächen des ersten und zweiten Dichtungsabschnitts des Entlüftungsbereichs, eine hydraulische Oder-Schaltung, die durch die Paarung mit den unterschiedlich geformten Spannerdichtflächen am Motorblock eines Verbrennungsmotors realisiert wird, wobei auch eine zusätzliche Dichtung, bevorzugt eine Flachdichtung, zwischen den Spannerdichtflächen und der das Hydraulikmittel-Reservoir umgebenden Dichtungsfläche am Spannergehäuse eingesetzt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in dem Versorgungskanal ein Rückschlagventil vorgesehen sein, um den Druckraum aus dem Hydraulikmittel-Reservoir mit Hydraulikmittel zu versorgen, und im Druckraum eine Entlüftungsöffnung vorgesehen sein, bevorzugt eine Entlüftungsbohrung im Spannkolben, um den Druckraum zu entlüften. Dies ermöglicht eine sichere Funktion der hydraulischen Spannvorrichtung sowohl in einer aufrechten Montage als auch in einer Überkopf-Einbausituation. In einer aufrechten Position der Spannvorrichtung und mit einer entlüftungsfreien Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs kann dadurch eine Entlüftung von Luftansammlungen im Hydraulikmittel gewährleistet werden.
Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Verbrennungsmotor mit einem Motorblock, in dem bevorzugt zwei unterschiedlich ausgebildete Spannerdichtflächen vorgesehen sind, und mit mindestens einer hydraulischen Spannvorrichtung nach einer der zuvor vorbeschriebenen Ausführungsformen. Durch die besondere Ausgestaltung des Spannergehäuses, insbesondere der das Hydraulikmittel-Reservoir umgebenden Dichtungsfläche, ergibt sich in Abhängigkeit der Form der Spannerdichtflächen am Motorblock eine hydraulische Oder-Schaltung für die Spannvorrichtung. Je nach Form der Spannerdichtflächen am Motorblock wird die durch den Entlüftungskanal bereitgestellte Entlüftungsfunktion aktiviert oder deaktiviert. Wenn zur Ausbildung des vollständigen Hydraulikmittel-Reservoirs zwischen dem Spannergehäuse und dem Motorblock die Spannerdichtfläche mit dem ersten Dichtungsabschnitt zusammenwirkt, dann ist eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs möglich, und wenn die Spannerdichtfläche des Motorblocks mit dem zweiten Dichtungsabschnitt des Entlüftungsbereichs zusammenwirkt, dann wird eine entlüftungsfreie Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs realisiert.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von zwei hydraulischen Spannvorrichtungen nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Verbrennungsmotor mit einem Motorblock mit zwei unterschiedlichen Spannerdichtflächen, wobei die erste Spannerdichtfläche des Motorblocks mit einem ersten Dichtungsabschnitt des Entlüftungsbereichs der Dichtungsfläche einer ersten hydraulischen Spannvorrichtung zusammenwirkt, um ein Hydraulikmittel-Reservoir auszubilden und eine Entlüftung dieses Hydraulikmittel-Reservoirs der ersten hydraulischen Spannvorrichtung zu ermöglichen, und eine zweite Spannerdichtfläche des Motorblocks mit einem zweiten Dichtungsabschnitt des Entlüftungsbereichs der Dichtungsfläche einer zweiten hydraulischen Spannvorrichtung zusammenwirkt, um ein weiteres Hydraulikmittel-Reservoir auszubilden und eine entlüftungsfreie Abdichtung dieses Hydraulikmittel-Reservoirs der zweiten hydraulischen Spannvorrichtung zu ermöglichen. Durch diese Form der hydraulischen Oder-Schaltung einer hydraulischen Spannvorrichtung kann durch die unterschiedliche Form der Gegendichtungsfläche, d.h. der Spannerdichtflächen am Motorblock eine Entlüftungsfunktion der hydraulischen Spannvorrichtung aktiviert oder deaktiviert werden, so dass mit zwei identischen hydraulischen Spannvorrichtungen unterschiedliche hydraulische Funktionen des Hydraulikmittel-Reservoirs zwischen dem Spannergehäuse und dem Motorblock realisiert werden können. Entsprechend kann somit auf verschiedene hydraulische Anforderungen unterschiedlicher Einbaupositionen über die unterschiedliche Ausgestaltung der Spannerdichtflächen am Motorblock reagiert werden.
Eine sinnvolle Variante sieht vor, dass die erste hydraulische Spannvorrichtung kopfüber am Motorblock des Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei der zwischen dem Spannergehäuse und dem Spannkolben ausgebildete Druckraum unterhalb des Versorgungskanals zwischen dem Hydraulikmittel-Reservoir und dem Druckraum angeordnet ist, und dass die zweite hydraulische Spannvorrichtung aufrecht am Motorblock des Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei der Druckraum oberhalb des Versorgungskanals angeordnet ist. Dabei bedeutet kopfüber eine Position der hydraulischen Spannvorrichtung am Motorblock des Verbrennungsmotors, bei dem in einer normalen Betriebslage des Motorblocks Luftansammlungen, die sich in dem Hydraulikmittel im Versorgungskanal befinden, zurück in das Hydraulikmittel-Reservoir aufsteigen und dann in dem Hydraulikmittel-Reservoir ein Luftpolster ausbilden. Im Gegensatz dazu bedeutet aufrecht eine Anordnung der hydraulischen Spannvorrichtung, in der Luftansammlungen im Versorgungskanal über das Rückschlagventil in den Druckraum zwischen holzylindrischen Spannkolben und Kolbenbohrung des Spannergehäuses aufsteigen und dort über eine entsprechende Druckraum-Entlüftung an die Umgebung abgegeben werden. Bei einer aufrechten Anordnung der hydraulischen Spannvorrichtung am Motorblock des Verbrennungsmotors ist entsprechend in der Regel keine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs notwendig. Vielmehr ist bei einer aufrechten Einbausituation eine entlüftungsfreie Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs von Vorteil, da hier eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs ein Leerlaufen des Hydraulikmittel-Reservoirs und damit auch das Auftreten eines Startklapperns beim Starten des Verbrennungsmotors begünstigt.
Im Folgenden werden nicht einschränkende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Steuertrieb für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,
2a eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvorrichtung,
2b eine Schnittansicht der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a,
2c eine Rückseitenansicht der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a,
3 eine vergrößerte Draufsicht auf die Rückseite der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2C,
4a eine Draufsicht auf eine erste Spannerdichtfläche des Motorblocks eines Verbrennungsmotors und
4b eine Draufsicht auf eine zweite Spannerdichtfläche des Motorblocks eines Verbrennungsmotors.

Der in 1 gezeigte Steuertrieb für einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor zeigt voneinander getrennte Kettentriebe 1, mit denen die Nockenwellenräder 2 der beiden Zylinderbänke eines V-Motors angetrieben werden. Jeder Kettentrieb 1 umfasst neben den obenliegenden Nockenwellenrädern 2 ein mit der Kurbelwelle gekoppeltes Kurbelwellenrad 3, eine um das Kurbelwellenrad 3 und das Nockenwellenrad 2 herum geführte endlose Antriebskette 4, eine Führungsschiene (nicht dargestellt) im Lasttrum 5 Kettentriebs 1 und eine schwenkbar angeordnete Spannschiene 6 im Leertrum 7 des Kettentriebs 1. Die Spannschiene 6 wird mittels einer hydraulischen Spannvorrichtung 8 an die Antriebskette 4 angedrückt, um den Leertrum 7 des Kettentriebs 1 vorzuspannen. Die Spannvorrichtung 8 ist hierbei als Flanschspanner ausgebildet, der an dem Motorblock 30 angeflanscht ist, bevorzugt mittels Schraubbolzen, die sich durch die Befestigungsöffnungen 9 an der Spannvorrichtung 8 erstrecken.
Trotz der unterschiedlichen Einbaulage sind die beiden hydraulischen Spannvorrichtungen 8 der Kettetriebe 1 identisch ausgebildet. Bei dem in 1 links dargestellten ersten Kettentrieb 1 ist die Spannvorrichtung 8 kopfüber montiert, während in dem rechts dargestellten zweiten Kettentrieb 1 die Spannvorrichtung 8 aufrecht montiert ist. Durch die Verwendung von baugleichen Spannvorrichtungen 8 trotz unterschiedlicher Einbaulage am Motorblock 30 des Verbrennungsmotors können Gleichteilkonzepte für die Bereitstellung von Komponenten und die Montage des Verbrennungsmotors realisiert werden.
Die perspektivische Ansicht in 2a zeigt die hydraulische Spannvorrichtung 8 in einer Transport- und Montagestellung, bei der der Spannkolben 10 von einem Sicherungsbügel 11 in der vollständig eingefahrenen Stellung in der Kolbenbohrung 12 des Spannergehäuses 13 gehalten wird.
Die Schnittansicht der hydraulischen Spannvorrichtung 8 in 2b zeigt deutlich den Aufbau dieser als Flanschspanner ausgebildeten Spannvorrichtung 8. Das Spannergehäuse 13 kann über die am Rand ausgebildeten Befestigungsöffnungen 9 direkt am Motorblock eines Verbrennungsmotors montiert werden. In der zylindrischen Kolbenbohrung 12 des Spannergehäuse 13 ist ein hohlzylindrischer Spannkolben 10 angeordnet, der entlang seiner Längsachse A beweglich in der Kolbenbohrung 12 geführt ist. Zwischen dem hohlzylindrischen Spannkolben 10 und der Kolbenbohrung 12 des Spannergehäuses 13 ist ein Druckraum 14 ausgebildet, der über ein Rückschlagventil 15 und einen Versorgungskanal 16 mit einem Hydraulikmittel-Reservoir 21 verbunden ist. Der Spannkolben 10 ist mit einer im Druckraum 14 angeordneten schraubenförmigen Druckfeder 17 in Längsrichtung vorgespannt und drückt den Spannkolben 10 in Richtung seiner Längsachse A gegen einen Andrückbereich 18 der Spannschiene 6, um über die Spannschiene 6 die Antriebskette 4 im Kettentrieb 1 zu spannen. Dabei kann in dem hohlzylindrischen Spannkolben 10 ein Füllkörper 20 angeordnet sein, der das Volumen des Druckraums 14 reduziert und gleichzeitig die Druckfeder 17 führt sowie eine stirnseitige Entlüftungsbohrung 19 im Kopf des Spannkolben 10 gegenüber dem mit Hydraulikmittel gefüllten Druckraum 14 gedrosselt abdichtet. Dazu wird der Kopf des Füllkörpers 20 mittels der Druckfeder 17, die sich gegen das Rückschlagventil 15 am Boden der Kolbenwohnung 12 abstützt, gegen das spannseitige Ende des Spannkolben 10 gedrückt. Über die Entlüftungsbohrung 19 wird bei einer Einfahrbewegung des Spannkolben 10 in die Kolbenbohrung 12 des Spannergehäuses 13 Hydraulikmittel aus dem Druckraum 14 abgegeben. Bei der folgenden Ausfahrbewegung des Spannkolbens 10 strömt neues Hydraulikmittel aus dem Hydraulikmittel-Reservoir 21, über den Versorgungskanal 16 und durch das Rückschlagventil 15 hindurch in den Druckraum 14. Der Füllkörper 20 kann dabei als Hohlkörper oder Vollzylinder ausgestaltet sein, weiterhin kann der Füllkörper 20 als Überdruckventil ausgebildet werden, welches zur dynamischen Abstimmung verwendet werden kann und ein Leerlaufen des Druckraums 14, insbesondere bei abgeschaltetem Motor, verhindern soll.
Die Rückseitenansicht der hydraulischen Spannvorrichtung 8 in 2c zeigt die das Hydraulikmittel-Reservoir 21 umgebende Dichtungsfläche 22 des Spannergehäuses 13. Dabei werden nicht nur die Befestigungsöffnungen 9 von der Dichtungsfläche 22 umschlossen, sondern die Dichtungsfläche 22 erstreckt sich auch über der Außenseite der Kolbenbohrung 12 entlang der Längsachse A. Dabei ist die Dichtungsfläche 22 als plane Fläche ausgebildet, um die Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 gegenüber dem Motorblock 30 zu erleichtern. Die Abdichtung kann dabei sowohl direkt gegenüber einer Gegenfläche am Motorblock 30 erfolgen oder mit einer dazwischen angeordneten Flachdichtung.
3 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Seitenansicht aus 2c. Neben der Dichtungsfläche 22, die die Befestigungsöffnungen 9 umgibt und sich entlang der Längsachse A über die Außenseite der Kolbenbohrung 12 über das Spannergehäuse 13 erstreckt, ist hier auch der besondere Entlüftungsbereich 23 der das Hydraulikmittel-Reservoir 21 umgebenden Dichtungsfläche 22 im Detail zu erkennen. Der Entlüftungsbereich 23 weist einen am Außenumfang der Dichtungsfläche 22 angeordneten ersten Dichtungsabschnitt 24 mit einer vom Entlüftungskanal 25 unterbrochenen ersten Dichtfläche 26 und einen zweiten Dichtungsabschnitt 27 auf, der im Gegensatz zum ersten Dichtungsabschnitt 24 weiter innen in Richtung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 angeordnet ist und eine ununterbrochene zweite Dichtfläche 28 aufweist. Je nach Gegendichtfläche ermöglicht dieser Entlüftungsbereich 23 der umgebenden Dichtungsfläche 22 eine im Wesentlichen vollständige Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21, wenn eine Gegendichtfläche an der zweiten ununterbrochenen Dichtungsfläche 28 abdichtet, und eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 über den Entlüftungskanal 25, wenn die Gegendichtfläche an der ersten Dichtfläche 26 abdichtet und die zweite Dichtfläche 28 von einer Abdichtung ausgespart ist.
Die 4a und 4b zeigen geeignete Gegendichtflächen für die hydraulische Spannvorrichtung 8 aus den 1-3. Dabei wirkt die in 4a gezeigte erster Spannerdichtfläche 29 mit dem ersten Dichtungsabschnitt 24 des Entlüftungsbereich 23 zusammen, um das Hydraulikmittel-Reservoir 21 über den Entlüftungskanal 25 zu entlüften. Dazu dichtet diese am Motorblock 30 eines Verbrennungsmotors ausgebildete erste Spannerdichtfläche 29 nach der Montage der hydraulischen Spannvorrichtung 8 am Motorblock 30 derart die umlaufende Dichtungsfläche 22 ab, dass das zwischen dem Motorblock 30 und der Rückseite der hydraulischen Spannvorrichtung 8 gelegene Hydraulikmittel-Reservoir 21 entlüftbar abgedichtet wird. Das Hydraulikmittel-Reservoir 21 ist über einen Hydraulikmittel-Zulauf 31 mit dem Motorölkreislauf des Verbrennungsmotors verbunden und wird über den Hydraulikmittel-Zulauf 31 ständig mit Hydraulikmittel (Motoröl) versorgt. Wie an der Gegenfläche zur Außenseite der Kolbenbohrung gut zu erkennen, ist diese erste Spannerdichtfläche 29 für einen Überkopf-Einbau der hydraulischen Spannvorrichtung 8 vorgesehen, entsprechend dem auf der linken Seite in 1 gezeigten ersten Kettentrieb 1. Die im Hydraulikmittel enthaltenen Lufteinschlüsse sammeln sich im Betrieb als Luftpolster im Hydraulikmittel-Reservoir 21 in der Nähe des oberen Befestigungsauges. Durch die Überkopf-Montage der hydraulischen Spannvorrichtung 8 kann dieses Luftpolster im Betrieb nicht sicher über die Spannvorrichtung 8 entlüftet werden. Im Betrieb wird ohne Entlüftung das über den Hydraulikmittel-Zulauf 31 unter Druck nachströmende Hydraulikmittel das Luftpolster im Hydraulikmittel-Reservoir 21 lediglich komprimieren, was zu einer mangelhaften Versorgung oder einen Versorgungsausfall für den Druckraum 14 führt. Mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 8 kann das Luftpolster im Hydraulikmittel-Reservoir 21 über den Entlüftungskanal 25 in der ersten Dichtfläche 26 des ersten Dichtungsabschnitt 24 entlüftet werden. Dazu verläuft die erste Spannerdichtfläche 29 am Motorblock 30 im Entlüftungsbereich 23 der umlaufenden Dichtungsfläche 22 lediglich über den ersten Dichtungsabschnitt 24, während der zweite Dichtungsabschnitt 27 von einer Abdichtung ausgespart wird. Entsprechend kann Luft aus dem Hydraulikmittel-Reservoir 21 über den Entlüftungskanal 25 in der ersten Dichtfläche 26 an die Umgebung entweichen.
Die in 4b gezeigte zweite Spannerdichtfläche 32 am Motorblock 30 eines Verbrennungsmotors ist für eine aufrechte Einbausituation der hydraulischen Spannvorrichtung 8 gemäß des auf der rechten Seite in 1 gezeigten zweiten Kettentriebs 1 eines V-förmigen Verbrennungsmotors vorgesehen. Bei einer aufrechten Montage steht zur Versorgung des Druckraums 14 über den Versorgungskanal 16 und das Rückschlagventil 15 aus dem Hydraulikmittel-Reservoir 21 immer ausreichend Hydraulikmittel bereit, da die im Hydraulikmittel enthaltenen Lufteinschlüsse über den Versorgungskanal 16 und das Rückschlagventil 15 zunächst in den Druckraum 14 gelangen und dann dort über die Entlüftungsöffnung 19 an die Umgebung abgegeben werden. Vielmehr ist hier eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 unerwünscht, da eine separate Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 zusätzlich zu dem funktionsbedingten Hydraulikmittel Verlust der Spannvorrichtung 8 über die Entlüftungsbohrung 19 einen zusätzlichen Bedarf an Hydraulikmittel erzeugt, der über die Hydraulikmittel-Versorgung bereitgestellt werden muss. Dies ist nur bei einer notwendigen Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 wegen einer Überkopf-Einbaulage der Spannvorrichtung 8 sinnvoll, da bei einer aufrechten Einbausituation der Spannvorrichtung 8 eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 das Leerlaufen des Druckraums 14 im Stillstand des Verbrennungsmotors begünstigt. Die in 4b gezeigte zweite Spannerdichtfläche 32 weist hierfür unterhalb des oberen Befestigungsauges einen in Richtung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 nach innen gezogenen Abschnitt auf, der nach dem Anbringen der hydraulischen Spannvorrichtung 8 mit der zweiten Dichtfläche 28 des weiter innenliegenden zweiten Dichtungsabschnitts 27 des Entlüftungsbereichs 23 zusammenwirkt, um eine entlüftungsfreie Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 der aufrecht angeordneten Spannvorrichtung 8 zu ermöglichen. Durch die Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs 21 entlang der zweiten Dichtfläche 28 wird eine Abdichtung zwischen der Dichtungsfläche 22 und zweiter Spannerdichtfläche 32 erreicht, bei der der Entlüftungskanal 25 im ersten Dichtungsabschnitt 24 außerhalb eines Kontakts mit dem Hydraulikmittel-Reservoir 21 liegt und somit keine Entlüftungsfunktionen bereitstellen kann.
Bezugszeichenliste

1: Kettentrieb
2: Nockenwellenräder
3: Kurbelwellenrad
4: Antriebskette
5: Lasttrum
6: Spannschiene
7: Leertrum
8: hydraulische Spannvorrichtung
9: Befestigungsöffnungen
10: Spannkolben
11: Sicherungsbügel
12: Kolbenbohrung
13: Spannergehäuse
14: Druckraum
15: Rückschlagventil
16: Versorgungskanal
17: Druckfeder
18: Andrückbereich
19: Entlüftungsbohrung
20: Füllkörper
21: Hydraulikmittel-Reservoir
22: Dichtungsfläche
23: Entlüftungsbereich
24: erster Dichtungsabschnitt
25: Entlüftungskanal
26: erste Dichtfläche
27: zweiter Dichtungsabschnitt
28: zweite Dichtfläche
29: erste Spannerdichtfläche
30: Motorblock
31: Hydraulikmittel-Zulauf
32: zweite Spannerdichtfläche

Claims

Hydraulische Spannvorrichtung (8) für einen Endlostrieb, insbesondere für einen Kettentrieb (1) eines Verbrennungsmotors, mit einem Spannergehäuse (13), einem im Spannergehäuse (13) verschiebbar geführten Spannkolben (10), einem zwischen dem Spannergehäuse (13) und dem Spannkolben (10) ausgebildeten Druckraum (14), einem zumindest teilweise von dem Spannergehäuse (13) ausgebildeten Hydraulikmittel-Reservoir (21) und einem Versorgungskanal (16) zwischen dem Hydraulikmittel-Reservoir (21) und dem Druckraum (14), wobei das Spannergehäuse (13) eine das Hydraulikmittel-Reservoir (21) umgebende Dichtungsfläche (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entlüftungskanal (25) vorgesehen ist, mittels dem das Hydraulikmittel-Reservoir (21) entlüftbar ist, wobei der Entlüftungskanal (25) die das Hydraulikmittel-Reservoir (21) umgebende Dichtungsfläche (22) unterbricht.
Hydraulische Spannvorrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Hydraulikmittel-Reservoir (21) umgebende Dichtungsfläche (22) einen Entlüftungsbereich (23) aufweist, wobei die Dichtungsfläche (22) im Entlüftungsbereich (23) zwei nebeneinander angeordnete und getrennt voneinander verlaufende Dichtungsabschnitte (24,27) aufweist, wobei lediglich der erste Dichtungsabschnitt (24) eine von dem Entlüftungskanal (25) ununterbrochene erste Dichtfläche (26) aufweist.
Hydraulische Spannvorrichtung (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtungsabschnitt (27) eine ununterbrochene zweite Dichtfläche (28) aufweist.
Hydraulische Spannvorrichtung (8) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (26) des ersten Dichtungsabschnitts (24) und die zweite Dichtfläche (28) des zweiten Dichtungsabschnitts (27) in einer gleichen Ebene verlaufen.
Hydraulische Spannvorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtungsabschnitt (24) am äußeren Umfang der das Hydraulikmittel-Reservoir (21) umgebenden Dichtungsfläche (22) angeordnet ist und der zweite Dichtungsabschnitt (27) weiter innenliegend in Richtung des Hydraulikmittel-Reservoirs (21) angeordnet ist.
Hydraulische Spannvorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtungsabschnitt (24) mit einer ersten Spannerdichtfläche (29) verbindbar ist, bevorzugt mit einer ersten Spannerdichtfläche (29) am Motorblock (30) eines Verbrennungsmotors, um eine Entlüftung des Hydraulikmittel-Reservoirs (21) zu ermöglichen, und der zweite Dichtungsabschnitt (27) mit einer zweiten Spannerdichtfläche (32) verbindbar ist, bevorzugt mit einer zweiten Spannerdichtfläche (32) am Motorblock (30) des Verbrennungsmotors, um eine entlüftungsfreie Abdichtung des Hydraulikmittel-Reservoirs (21) zu ermöglichen.
Hydraulische Spannvorrichtung (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Versorgungskanal (16) ein Rückschlagventil (15) vorgesehen ist, um den Druckraum (14) aus dem Hydraulikmittel-Reservoir (21) mit Hydraulikmittel zu versorgen, und im Druckraum (14) eine Entlüftungsöffnung vorgesehen ist, bevorzugt eine Entlüftungsbohrung (19) im Spannkolben (10).
Verbrennungsmotor mit einem Motorblock (30) in dem bevorzugt zwei unterschiedlich ausgebildete Spannerdichtflächen (29,32) vorgesehen sind und mit mindestens einer hydraulischen Spannvorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verwendung von zwei hydraulischen Spannvorrichtungen (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Motorblock (30) des Verbrennungsmotors zwei unterschiedliche Spannerdichtflächen (29,30) vorgesehen sind, wobei eine erste Spannerdichtfläche (29) des Motorblocks (30) mit einem ersten Dichtungsabschnitt (24) der Dichtungsfläche (22) einer ersten hydraulischen Spannvorrichtung (8) zusammenwirkt, um ein Hydraulikmittel-Reservoir (21) auszubilden und eine Entlüftung dieses Hydraulikmittel-Reservoirs (21) der ersten hydraulischen Spannvorrichtung (8) zu ermöglichen, und eine zweite Spannerdichtfläche (32) des Motorblocks (30) mit einem zweiten Dichtungsabschnitt (27) der Dichtungsfläche (22) einer zweiten hydraulischen Spannvorrichtung (8) zusammenwirkt, um ein weiteres Hydraulikmittel-Reservoir (21) auszubilden und eine entlüftungsfreie Abdichtung dieses Hydraulikmittel-Reservoirs (21) der zweiten hydraulischen Spannvorrichtung (8) zu ermöglichen.
Verwendung von zwei hydraulischen Spannvorrichtungen (8) in einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste hydraulische Spannvorrichtung (8) kopfüber am Motorblock (30) des Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei der Druckraum (14) unterhalb des Versorgungskanals (16) angeordnet ist, die zweite hydraulische Spannvorrichtung (8) aufrecht am Motorblock (30) des Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei der Druckraum (14) oberhalb des Versorgungskanals (16) angeordnet ist.