DE10244894B4

DE10244894B4 - Hydraulische Steuerkettenspannanordnung

Info

Publication number: DE10244894B4
Application number: DE10244894A
Authority: DE
Inventors: John Meade Howell Beardmore
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: DE10244894A1; US20030195070A1; US6609987B1; US20030166428A1

Abstract

Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung mit:
einem Schuh (24) zur Anlage an einer Steuerkette (10),
einer hydraulischen Spanneinrichtung (50) mit einem Plunger (56), der ein distales Ende (58) aufweist, das an dem Schuh (24) anliegt, wobei der Plunger (56) in einer Öffnung (54) bewegbar ist, die in einem Spanneinrichtungskörper (52) ausgebildet ist, wobei die Öffnung Öl (80) und ein Federelement (76) darin umfasst, um Kettenlasten zu dämpfen, die durch den Schuh (24) und den Plunger (56) übertragen werden;
wobei die hydraulische Spanneinrichtung (50) ferner eine Sitzventilanordnung umfasst, die durch den Plunger (56) gebildet wird, wobei der Plunger (56) eine Plungerhülse (68), ein Schuhkontaktende (70), ein Ventilkopfende (66) und eine interne Feder (74) umfasst, die zwischen dem Schuhkontaktende (70) und einer Einfassung (78) der Plungerhülse (68) gepresst wird, wobei die Einfassung (78) auch in Kontakt mit dem Öl (80) und mit dem Ventilkopfende (66) steht, um das Sitzventil zu bilden, wobei...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerkettenspannanordnung mit einer federgesteuerten Öldruckentlastungsanordnung, die so ausgebildet ist, um ein unter hohen Druck gesetztes Öl abzulassen und damit maximale Lasten, denen die Steuerkette ausgesetzt ist, zu verringern.
1 zeigt eine typische kettenbetriebene Anordnung mit zwei oben liegenden Nockenwellen (dual overhead cam layout) nach dem Stand der Technik, die eine Steuerkette 10 umfasst, die durch eine Kurbelwelle 12 angetrieben wird, um Ansaug- bzw. Auslassnockenwellen 14, 16 zu drehen. Die Kette 10 wird durch Führungsanordnungen 18, 20 geführt, und eine Kettenspannanordnung 22 ist vorgesehen, um die Kette 10 richtig zu spannen. Die Kettenspannanordnung 22 umfasst einen Schuh (oder Hebel) 24, der um einen fixierten Schwenkpunkt 26 schwenkbar ist und eine Kontakteinrichtung (oder einen Kontaktknopf) 28 umfasst. Die hydraulische Spanneinrichtung 30 drückt gegen die Kontakteinrichtung 28, um die Kette 10 zu spannen und Belastungen der Kette 10, die durch den Schuh 24 aufgebracht werden, zu dämpfen.
Eine typische hydraulische Spanneinrichtung umfasst einen federbelasteten Kolben, der an der Kontakteinrichtung 28 an dem Schwenkschuh 24 anliegt. Ein Motoröldruck wird durch ein Einweg-Kugelrückschlagventil zugeführt, das eine druckabhängige Last auf den Kolben und den Schuh aufbringt. Die Spanneinrichtung umfasst auch eine grob gestufte Klinkenvorrichtung, um ein vollständiges Zusammenfallen der Spanneinrichtung bei der Abwesenheit von Öldruck zu verhindern.
Unter bestimmten Umständen kann die Kette infolge der Klinkenanordnung bei der oben beschriebenen hydraulischen Spanneinrichtung 30 unerwünscht hohen Lasten ausgesetzt werden. Beispielsweise ist in dem Fall eines Kaltstarts des Motors ein maximaler Öldruck vorhanden, so dass der Kolben so weit ausgefahren ist, wie es die Kettenglieder zulassen. Der Motor erwärmt sich dann, und der mit Klinke betriebene Kolben muss sich dann zurückziehen, wenn die Kette infolge der thermischen Ausdehnung des Motorblockes angespannt wird. Jedoch kann sich die Klinke dann verhaken und den Rückwärtsverlauf des Kolbens begrenzen. Wenn sich der Kolben gegenüber der Klinke verhakt, kann die Kette extrem hohen Lasten ausgesetzt sein, die die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Kette gefährden können und das Kettenantriebsgeräusch erhöhen.
DE 199 29 668 A1 beschreibt eine Spannvorrichtung zum Aufbringen einer Spannkraft auf ein Endlostreibelement, mit einem mit einer Spannkraft beaufschlagbaren Kolben und einer mit dem Kolben in Wirkverbindung stehenden Öldämpfungskammer, die mindestens einen Öleinlass und einen gedrosselten Ölauslass aufweist.
Aus DE 100 07 478 A1 ist eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem Entlastungsventilmechanismus bekannt, der in einem Kolben angeordnet und in Strömungsverbindung mit einer Hochdruckölkammer gehalten ist.
Eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem Schuh, der mit der Steuerkette in Kontakt steht, ist in der nachveröffentlichten EP 1 211 437 A2 beschrieben.
DE 101 01 488 A1 beschreibt eine hydraulische Spannvorrichtung mit einer Hochdruckkammer, einer Niederdruckkammer und einem Reservoir. Sie enthält ein Öl, das im Voraus von der Hochdruckkammer, der Niederdruckkammer und dem Reservoir umschlossen eingebracht worden ist. Eine Ölspeicherkammer ist vorgesehen, die oberhalb des Reservoirs angeordnet ist und über einen Durchgang mit dem Reservoir verbunden ist.
Eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem eingebauten Entlastungsventil ist zudem aus DE 100 65 059 A1 bekannt.
Schließlich beschreibt DE 32 17 632 A1 einen hydraulischen Kettenspanner mit einem Ölreservoir, das so ausgestaltet ist, Öl in selektive Fluidverbindung mit einer Öffnung zu halten, in der ein Plunger bewegbar ist. Ein Druckentlastungsventil in Fluidverbindung mit der Öffnung ist vorgesehen, um Öl aus der Öffnung selektiv ablaufen zu lassen, wobei das Druckentlastungsventil eine Kugel umfasst.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung vorzusehen, bei der maximale Lasten, denen die Steuerkette ausgesetzt ist, geregelt werden.
Diese Aufgabe wird mit einer hydraulischen Steuerkettenspanneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung sieht eine hydraulische Steuerkettenspannanordnung mit einem Schuh vor, der so ausgebildet ist, um mit einer Steuerkette in Kontakt zu treten. Eine hydraulische Spanneinrichtung umfasst einen Plunger, wobei ein distales Ende desselben an dem Schuh anliegt. Der Plunger ist in einer Öffnung bewegbar, die in einem Körper der Spanneinrichtung ausgebildet ist. Die Öffnung umfasst Öl und ein Federelement darin, um Kettenlasten zu dämpfen, die durch den Schuh und den Plunger übertragen werden. Eine Öldruckentlastungsanordnung steht wirksam in Verbindung mit der Öffnung, um das Öl abzulassen, wenn das Öl auf einen Druck oberhalb eines vorbestimmten Niveaus durch eine Bewegung des Plungers infolge von Lasten, die von der Kette übertragen werden, unter Druck gesetzt wird, wodurch zum Beispiel eine weitere Bewegung des Plungers in die Öffnung hinein ermöglicht wird, um die maximalen Lasten zu verringern, denen die Steuerkette ausgesetzt ist.
Die Öldruckentlastungsanordnung umfasst eine Sitzventilanordnung, die durch den Plunger gebildet wird. Der Plunger umfasst eine Plungerhülse, ein Schuhkontaktende, ein Ventilkopfende und eine interne Feder, die zwischen dem Schuhkontaktende und einer Einfassung der Plungerhülse gepresst wird. Die Einfassung steht auch in Kontakt mit dem Öl und dem Ventilkopfende, um ein Sitzventil zu definieren. Das Sitzventil öffnet sich, wenn eine Kraft von dem Druck des Öls und eine Kraft von dem Federelement gegen die Einfassung eine Kraft der internen Feder gegen die Einfassung überwindet.
Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Draufsicht auf eine Steuerkettenanordnung nach dem Stand der Technik ist;
2 eine schematische Schnittansicht einer hydraulischen Steuerkettenspanneinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei das Ventil geschlossen ist;
3 eine schematische Schnittansicht der hydraulischen Steuerkettenspanneinrichtung von 2 zeigt, wobei das Ventil geöffnet ist.
In den 2 und 3 ist eine hydraulische Kettenspanneinrichtung schematisch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie gezeigt ist, umfasst eine hydraulische Spanneinrichtung 50 einen Spanneinrichtungskörper 52 mit einer zylindrischen Öffnung 54, die darin ausgebildet ist, um einen bewegbaren Plunger 56 aufzunehmen. Der Plunger 56 besitzt ein distales Ende 58, das so ausgebildet ist, um mit einem Schuh in Kontakt zu treten, wie beispielsweise dem Schuh 24, der in 1 gezeigt ist. Das distale Ende 58 nimmt eine Kraft F von dem Schuh 24 als Folge einer Spannung in der Steuerkette auf.
Der Spanneinrichtungskörper 52 umfasst ein Einlassrückschlagventil 60 mit einer Rückschlagventilkugel 62 und einer Feder 64, das eine Einwegströmung von Öl in die zylindrische Öffnung (oder Kammer) 54 des Spanneinrichtungskörpers 52 zulässt.
Der Plunger 56 umfasst einen Ventilkopfabschnitt 66, der in einer Plungerhülse 68 positioniert ist und in ein Schuhkontaktende 70 des Plungers über das Gewinde 72 eingeschraubt ist. Alternativ dazu kann das Gewinde 72 durch eine Presspassungsbeziehung mit gestuftem Durchmesser ersetzt werden. Der Plunger 56 mit seinem Ventilkopfabschnitt 66, der Plungerhülse 68, dem Schuhkontaktende 70 und der internen Feder 74 ist in der zylindrischen Öffnung 54 als Ergebnis von Kräften (F) bewegbar, die an das distale Ende 58 durch den Schuh und die Kette angelegt werden.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, wird eine Bewegung des Plungers 56 (mit Komponenten 66, 68, 70, 74) nach links durch die Kraft des Federelementes 76 gegen die Einfassung 78 der Hülse 68 und durch die Kraft von dem Druck des komprimierten Öles 80 gegen den Ventilkopfabschnitt 66 und die Einfassung 78 gehemmt und gedämpft.
Die verschiedenen Komponenten des Plungers 56 wirken zusammen, um eine federgesteuerte Öldruckentlastungsanordnung zu bilden, die wirksam mit der zylindrischen Öffnung 54 in Verbindung steht, um das Öl 80 abzulassen, wenn das Öl 80 auf einen Druck über einem vorbestimmten Niveau durch die Bewegung des Plungers 56 mit Druck beaufschlagt wird, wodurch eine weitere Linksbewegung des Plungers 56, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, in die zylindrische Öffnung 54 hinein ermöglicht wird, um Lasten zu regulieren, denen die Steuerkette ausgesetzt ist.
Die Öldruckentlastungsanordnung, die durch die Plungerkomponenten gebildet wird, umfasst eine Sitzventilanordnung, die durch den Plunger gebildet wird. Die interne Feder 74 des Plungers 56 wird zwischen dem Schuhkontaktende 70 und der Einfassung 78 der Hülse 68 gepresst. Die Sitzventilöffnung wird selektiv an der Verbindungsstelle zwischen der Einfassung 78 des Plungers 68 und der angewinkelten Fläche 82 des Ventilkopfabschnittes 66 ausgebildet.
Die Feder 74 kann auf eine gewünschte Belastung als Ergebnis einer Einstellung des Schuhkontaktendes 70 bezüglich des Ventilkopfabschnittes 66 über eine Einstellung des Gewindeeingriffes 72 gepresst werden. Eine Einstellung der Pressung der internen Feder 74 sieht ein vorbestimmtes Druckniveau des Öls 80 vor, bei dem sich das Ventil öffnet. Das Ventil öffnet sich, wenn Kräfte, die in Richtung nach rechts (wie in 2 gezeigt ist) gegen die Einfassung 78 der Hülse 68 als Ergebnis des Druckes des Öles 80 wirken, und eine Kraft von der Feder 76 die Kraft der internen Feder 74 überwinden, die in der Richtung nach links (wie in 2 gezeigt ist) wirkt.
Wie in 3 gezeigt ist, öffnet sich, wenn die Kraft der internen Feder 74 gegen die Einfassung 78 durch die Kraft der Feder 76 und die Kraft des Öldruckes 80 gegen die Einfassung 78 überwunden wird, das Ventil, um eine Ventilöffnung 84 zu bilden, so dass, wenn das Öl 80 durch die Kraft der Kette und des Schuhs gegen den Plunger 56 unter hohen Druck gesetzt ist, die interne Feder 74 bei dem vorbestimmten Niveau des Öldruckes weiter komprimiert wird, um zu ermöglichen, dass sich die Hülse von dem Ventilkopfabschnitt 66 weg bewegen kann und sich das Ventil öffnet, so dass das Öl durch die Ventilöffnung 84 in eine Überlaufkammer 86 gelangen kann. Von der Überlaufkammer wandert das Öl 80 durch die Durchgänge 88, 90 und durch die Entlastungsöffnung 92, die in einem Kappenstopfen 94 ausgebildet ist, der in dem Schuhkontaktende 70 des Plungers 56 positioniert ist. Die Entlastungsöffnung 92 wirkt als eine Steuermündung (Steuerdurchlass), um ein Ableiten des Öles 80 durch diese zu steuern.
Demgemäß öffnet sich, wenn die Last des Schwenkschuhes gegen das distale Ende 58 des Plungers die Vorlast der internen Feder 74 überschreitet, das Ventil, und zumindest einiges von dem Öl 80 in der zylindrischen Öffnung 54 wird abgelassen, wenn sich die Einfassung 78 der Hülse 68 von der angewinkelten Fläche 82 des Ventilkopfabschnittes 66 des Plungers 56 abhebt. Das entlastete Öl läuft durch die Durchgänge 88, 90 und wird durch die Steuermündung 92 gesteuert. Die Größe der Mündung 92 kann so abgestimmt sein, um eine Systemdämpfung vorzusehen.
Das Öl, das durch die Steuermündung 92 abgelassen wird, könnte je nach Bedarf dazu vorgesehen werden, um eine Kettenschmierung vorzusehen, oder kann zu anderen Zwecken vorgesehen werden.
Zwischen der Hülse 68 und dem Körper 52 und zwischen dem Schuhkontaktende 70 und der Hülse 68 sind sehr enge Zwischenräume vorgesehen. Diese Zwischenräume betragen maximal in etwa 0,000040 Inch (1 μm). Die Dichtung zwischen den Kammern hängt von diesen engen Zwischenräumen ab und ermöglicht auch, dass die Steuermündung 92 den größten Teil der Systemdämpfung übernehmen kann. Eine Mündungsgröße von 0,020–0,030 Inch (0,5–0,75 mm) im Durchmesser hat sich bei einer Bewertung eines Prototyps für die Steuermündung 92 als angemessen herausgestellt. Die Distanz, die sich das Ventil relativ zu dem Sitz öffnet, ist einstellbar, um Gesamtregelungseigenschaften je nach Bedarf maßgenau anzupassen. Bei der Bewertung des Prototyps wurde eine Distanz von 0,010 Inch (0,25 mm) verwendet.
Diese Vorrichtung kann gegebenenfalls auch eine herkömmliche Schalt- oder Ratschen-/Klinkenvorrichtung verwenden.

Claims

Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung mit: einem Schuh (24) zur Anlage an einer Steuerkette (10), einer hydraulischen Spanneinrichtung (50) mit einem Plunger (56), der ein distales Ende (58) aufweist, das an dem Schuh (24) anliegt, wobei der Plunger (56) in einer Öffnung (54) bewegbar ist, die in einem Spanneinrichtungskörper (52) ausgebildet ist, wobei die Öffnung Öl (80) und ein Federelement (76) darin umfasst, um Kettenlasten zu dämpfen, die durch den Schuh (24) und den Plunger (56) übertragen werden; wobei die hydraulische Spanneinrichtung (50) ferner eine Sitzventilanordnung umfasst, die durch den Plunger (56) gebildet wird, wobei der Plunger (56) eine Plungerhülse (68), ein Schuhkontaktende (70), ein Ventilkopfende (66) und eine interne Feder (74) umfasst, die zwischen dem Schuhkontaktende (70) und einer Einfassung (78) der Plungerhülse (68) gepresst wird, wobei die Einfassung (78) auch in Kontakt mit dem Öl (80) und mit dem Ventilkopfende (66) steht, um das Sitzventil zu bilden, wobei sich das Sitzventil öffnet, wenn eine Kraft von dem Druck des Öles (80) und eine Kraft von dem Federelement (76) gegen die Einfassung (78) eine Kraft der internen Feder (74) gegen die Einfassung (78) überwindet, um das unter Druck gesetzte Öl abzulassen und damit Lasten zu regulieren, denen die Steuerkette (10) ausgesetzt ist.
Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schuhkontaktende (70) bezüglich des Ventilkopfendes (66) einstellbar ist, um eine Pressung der internen Feder (76) einzustellen, wodurch das vorbestimmte Niveau eingestellt wird.
Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Federelement (76) an der Plungerhülse (68) anliegt.
Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ventilkopfende (66) an einem Schaft positioniert ist, der in das Schuhkontaktende (70) geschraubt ist, wobei die Plungerhülse (68) und der Schaft zusammenwirken, um eine Überlaufkammer (86) mit einer Entlastungsöffnung (92) zu bilden, um Öl ablaufen zu lassen, das im geöffneten Zustand des Sitzventiles an diesem vorbei überläuft.
Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schaft einen Ablaufkanal (88, 90) hindurch umfasst, um die Überlaufkammer (86) mit der Entlastungsöffnung (92) in Verbindung zu bringen.
Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Entlastungsöffnung durch einen Kappenstopfen (94) mit einer Steueröffnung zur Festlegung des Durchflusses ausgebildet ist, der in dem Schuhkontaktende (70) des Plungers (58) positioniert ist.
Hydraulische Steuerkettenspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Ventilkopfende (66) eine angewinkelte Ventilfläche (82) aufweist, die mit der Einfassung der Hülse (68) zusammenwirkt, um das Sitzventil zu öffnen und zu schließen.