DE19653066A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vertikal arbeitende hydraulische Spannvorrichtung mit einem Kolben, wobei der Kolben einen an seinem oberen Ende vorgesehenen Schuh zum gleitenden Eingriff mit einer Kette umfaßt und vertikal verschiebbar in einer in einem Spannvorrichtungsgehäuse ausgebildeten Kolbenkammer ange­ ordnet ist.

Genauergesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine vertikal arbeitende hydrau­ lische Spannvorrichtung zum Beaufschlagen einer Kraftübertragungskette von unten mit einer Spannung.

Üblicherweise wird ein Kraftübertragungsmechanismus mit einer Kette zum Übertragen der Drehung einer Kurbelwelle auf eine Nockenwelle oder auf Nockenwellen eines Verbrennungsmotors verwendet. Fig. 2 zeigt ein Beispiel ei­ nes solchen Kraftübertragungsmechanismus mit einer Kette, bei welchem eine Kette 21 durch ein an einer nicht gezeigten Kurbelwelle befestigtes Antriebszahn­ rad 20 angetrieben ist und ein an einer nicht gezeigten Nockenwelle befestigtes angetriebenes Zahnrad 22 dreht, so daß die Drehung der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen ist.

Die Nockenwelle weist ein an ihr befestigtes und mit dem angetriebenen Zahnrad 22 gemeinsam drehbares Nockenwellenzahnrad 23 auf, um ein an einer nicht gezeigten anderen Nockenwelle befestigtes Nockenwellenzahnrad 25 über die Kette 24 zu drehen.

Die sich zwischen dem Nockenwellenzahnrad 23 und dem Nockenwellenzahnrad 25 zum Koppeln der beiden Nockenwellen erstreckende Kette 24 weist einen oberen Laufabschnitt auf, gegen den ein Schuh 27 einer an einem Teil des Ver­ brennungsmotors befestigten, vertikal arbeitenden hydraulischen Spannvorrich­ tung 26 von unten gedrückt ist, um die Kette 24 mit einer geeigneten Spannung zu beaufschlagen. Ein unterer Laufabschnitt der Kette 24 ist durch Gleitkontakt mit einem fixierten oder ortsfesten Schuh 28 geführt, der an einem unteren Ende der vertikal arbeitenden hydraulischen Spannvorrichtung 26 befestigt ist.

Fig. 3 zeigt in einer geschnittenen Darstellung den inneren Aufbau der vertikal arbeitenden hydraulischen Spannvorrichtung 26. Die vertikal arbeitende hydrau­ lische Spannvorrichtung 26 wird mit an einem nicht gezeigten Befestigungsglied des Motors befestigtem Gehäuse 29 eingesetzt. Das Spannvorrichtungsgehäuse 29 ist mit einer an einem oberen Ende offenen Kolbenkammer 31 ausgebildet. Ein hohler Kolben 30 ist verschiebbar in der Kolbenkammer 31 angeordnet und weist ein oberes Ende auf, an dem der Schuh 27 befestigt ist.

Der Kolben 30 umfaßt eine fest in ihm angeordnete Mündungsplatte 32. Zwi­ schen einer unteren Endfläche der Mündungsplatte 32 und einer unteren Fläche der Kolbenkammer 31 ist eine Feder 33 angeordnet. Durch die Feder 33 wird der Kolben 30 nach oben gedrückt, um den Schuh 27 gegen die Kette 24 zu pressen.

Ein unterer Abschnitt der Kolbenkammer 31 und ein Innenraum des Kolbens 30, der von der Außenseite durch die Mündungsplatte 32 abgeschlossen ist, bilden gemeinsam eine Hochdruckkammer 34. Das Spannvorrichtungsgehäuse 29 weist einen über ein Absperrventil 35 mit der Hochdruckkammer 34 kommunizie­ renden Öldurchgang 36 auf.

Bei einer derart aufgebauten, vertikal arbeitenden hydraulischen Spannvorrich­ tung 26 wird Öl in das Spannvorrichtungsgehäuse 29 von dessen Außenseite über den Öldurchgang 36 zugeführt. Das Öl strömt über das Absperrventil 35 in die Hochdruckkammer 34 und füllt die Hochdruckkammer 34 auf.

In dem Fall, wenn der Schuh 27 mit einer Stoßkraft von Seiten der Kette 24 be­ aufschlagt wird, wird der Kolben 30 in die Kolbenkammer 31 gedrückt, worauf der Druck in der Hochdruckkammer 34 erhöht ist und so das Absperrventil 35 schließt. Infolgedessen wird das Öl in der Hochdruckkammer 34 über in der Mündungsplatte 32 ausgebildete Nebendurchgänge 32A zur Außenseite heraus­ gedrückt. Das Öl trifft beim Strömen durch die Nebendurchgänge 32A auf einen Strömungswiderstand, so daß die Stoßkraft bei gleichzeitiger Abschwächung der Hin- und Herbewegung des Kolbens 30 gedämpft werden kann.

Die vertikal arbeitende hydraulische Spannvorrichtung 26 mit dem vorhergehen­ den Aufbau weist jedoch den Nachteil auf, daß das in die Hochdruckkammer 34 eingefüllte Öl aufgrund seines eigenen Gewichts durch einen engen Spalt oder Zwischenraum in dem Absperrventil 35 nach unten auslaufen kann, wenn der Motor längere Zeit angehalten ist, da das Öl über das Absperrventil 35 zu der Hochdruckkammer 34 von unten zugeführt wird und weil während einer solchen Zeit aufgrund des Anhaltens einer externen Ölversorgungspumpe kein hydrau­ lischer Druck in dem Öldurchgang 36 aufgebaut ist.

Demgemäß neigt die Hochdruckkammer 34 zum Ansammeln von Luft. Da jedoch die in der Hochdruckkammer 34 angesammelte Luft durch die Nebendurchgänge 32A in der Mündungsplatte 32 abgelassen wird, ist es unmöglich, die Fluiddich­ tigkeit der Nebendurchgänge 32A zu verbessern. Folglich treten Schwierigkeiten dahingehend auf, daß die Fähigkeit zum Dämpfen einer kettenseitig beauf­ schlagten Stoßkraft und die Fähigkeit zum Abschwächen von Vibrationen nicht verbessert werden können und die Herstellungskosten aufgrund der Notwendig­ keit der Verwendung einer teuren Mündungsplatte 32 mit schwierig auszubilden­ den Nebendurchgängen 32A erhöht sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorhergehen­ den Probleme zu überwinden und eine vertikal arbeitende hydraulische Spann­ vorrichtung bereitzustellen, bei der keine Ölleckage aus der Hochdruckkammer auftritt, bei der in dem Versorgungsöl mitgerissene Luft leicht entfernt werden kann, die einen einfachen Aufbau aufweist und bei niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruches gelöst. Danach ist die in Rede stehende Spannvorrichtung derart ausgestaltet, daß der Kolben ein an seinem unteren Ende angeordnetes Ab­ sperrventil und weiter ein innenliegendes, mit dem Absperrventil strömungsver­ bundenes Ölreservoir und eine einen oberen Abschnitt des Ölreservoirs mit der Außenseite des Kolbens verbindende Entlüftungsöffnung aufweist, daß das Spannvorrichtungsgehäuse einen Öldurchgang zur Ölversorgung des Ölreser­ voirs durch einen in einer Seitenwandung des Kolbens ausgebildeten Ölversor­ gungsdurchgang aufweist und daß zwischen einem unteren Abschnitt der Kol­ benkammer und dem unteren Ende des Kolbens eine Hochdruckkammer definiert ist, in welcher eine Feder zum Drücken des Kolben s nach oben ange­ ordnet ist.

Wenn Öl von einer externen Ölversorgungsquelle in den Öldurchgang in dem Spannvorrichtungsgehäuse geleitet wird, strömt das Öl über den Ölversorgungs­ durchgang in der Seitenwandung des Kolbens in das Ölreservoir. In diesem Fall wird innerhalb des Ölreservoirs befindliche Luft durch das Öl nach oben ver­ drängt und durch die Entlüftungsöffnung zur Außenseite des Kolbens herausge­ trieben. Demgemäß wird das Ölreservoir mit dem Öl befüllt. Ein Teil des Öls strömt durch das Absperrventil nach unten und bewegt sich in die Hochdruck­ kammer. Innerhalb der Hochdruckkammer befindliche Luft entweicht entweder durch das offene Absperrventil in das Ölreservoir oder wird durch einen Zwi­ schenraum zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens und einer inne­ ren Umfangsfläche der Kolbenkammer zur Außenseite des Spannvorrichtungs­ gehäuses abgelassen. Auf diese Weise wird die Hochdruckkammer mit dem Öl befüllt.

Wenn der Kolben in diesem Zustand durch eine von der Kette auf den Schuh ausgeübte Stoßkraft nach unten gestoßen wird, steigt der Druck in der Hoch­ druckkammer an und schließt so das Absperrventil. Das in der Hochdruckkam­ mer eingeschlossene Öl wird durch den Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und der inneren Umfangsfläche der Kolbenkammer zur Außenseite des Spannvorrichtungsgehäuses herausgedrückt. In diesem Fall ist das Öl einem Strömungswiderstand unterworfen, durch welchen die Stoßkraft gedämpft und eine durch die Stoßkraft verursachte Vibration des Kolbens abge­ schwächt wird.

Wenn die Kette erschlafft, wird der Kolben durch die Feder hochgedrückt, wo­ durch er das Erschlaffen der Kette kompensiert. In diesem Fall öffnet sich das Absperrventil aufgrund eines in der Hochdruckkammer durch eine Volumenzu­ nahme der Hochdruckkammer erzeugten Druckabfalls, und folglich wird die Hochdruckkammer mit aus dem Ölreservoir durch das Absperrventil strömendem Öl nachgefüllt. Das Ölreservoir wird ebenfalls mit aus der externen Ölversor­ gungsquelle durch den Öldurchgang in dem Spannvorrichtungsgehäuse und den Ölversorgungsdurchgang in dem Kolben zugeführtem Öl nachgefüllt.

Selbst wenn Luft in die Hochdruckkammer eintritt, wird die Luft durch den Zwi­ schenraum zur Außenseite des Spannvorrichtungsgehäuses herausgetrieben, welcher sich von der unteren Endfläche des Kolbens nach oben erstreckt und zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und der inneren Umfangs­ fläche der Kolbenkammer definiert ist.

Wie oben gemäß der vertikal arbeitenden hydraulischen Spannvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben, ist die Hochdruckkammer unterhalb des Kolbens angeordnet und der Kolben weist ein derart ausgebildetes inneres Öl­ reservoir auf, daß Öl aus dem Ölreservoir über ein an dem unteren Ende des Kolbens angeordnetes Absperrventil zu der Hochdruckkammer zugeführt werden kann. Bei diesem Aufbau kann eine Ölleckage aus der Hochdruckkammer ver­ mieden werden und die Spannvorrichtung kann zuverlässig arbeiten, selbst wenn sie nach einer langen Unterbrechung der Ölversorgung wieder in Betrieb gesetzt wird.

Da sich aus dem Öldurchgang in das Ölreservoir geströmte Luft nach oben be­ wegt und dann über die an dem oberen Ende des Kolbens ausgebildete Entlüf­ tungsöffnung zur Außenseite abgelassen wird, ist es unwahrscheinlich, daß Luft in die Hochdruckkammer eintritt. Selbst wenn die Luft in der Hochdruckkammer eingeschlossen ist, wird die Luft gleichmäßig durch den sich von der unteren Endfläche des Kolbens aus zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und der inneren Umfangsfläche der Kolbenkammer erstreckenden Zwischenraum zur Außenseite des Spannvorrichtungsgehäuses herausgetrieben. Folglich hat die Luft keinen ungünstigen Einfluß auf den Betrieb der Spannvorrichtung.

Demgemäß ist es nicht erforderlich, eine schwierig auszubildende und teure Mündungsplatte vorzusehen, welche bei der herkömmlichen vertikal arbeitenden Spannvorrichtung erforderlich ist. Daher ist eine beträchtliche Reduzierung der Herstellungskosten möglich. Die Hochdruckkammer weist keinen Belüftungs­ durchgang auf und zeigt folglich eine verbesserte Fluiddichtigkeit, die die Fähig­ keit zum Dämpfen der von der Kette auf den Kolben ausgeübten Stoßkraft und der Vibration des Kolbens verbessert.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist insbesondere auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in einer geschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen vertikal arbeitenden hydraulischen Spannvor­ richtung,

Fig. 2 in einer schematischen Seitenansicht ein Beispiel eines Kraftüber­ tragungsmechanismus mit einer Kette, bei dem eine vertikal arbei­ tende hydraulische Spannvorrichtung eingesetzt ist, und

Fig. 3 in einer geschnittenen Darstellung ein Beispiel einer herkömmlichen vertikal arbeitenden hydraulischen Spannvorrichtung.

Fig. 1 zeigt in einer geschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der verti­ kal arbeitenden hydraulischen Spannvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Er­ findung. Die vertikal arbeitende hydraulische Spannvorrichtung 1 weist ein Spannvorrichtungsgehäuse 3 auf, das zur Befestigung an einem in der Nähe ei­ ner Kette 2 in einem Motorraum vorgesehenen Befestigungsglied angepaßt ist.

Das Spannvorrichtungsgehäuse 3 weist eine nach oben offene Kolbenkammer 4 auf. Ein Kolben 5 ist vertikal verschiebbar in der Kolbenkammer 4 angeordnet. Der Kolben 5 weist einen in den Außenbereich der Kolbenkammer 4 ragenden oberen Abschnitt auf, und an dem oberen Ende des oberen Abschnitts ist der Kolben 5 an einem Schuh 6 befestigt, der in gleitendem Kontakt mit einer Unter­ seite der Kette 2 gehalten ist. Der freiliegende obere Abschnitt des Kolbens 5 weist einen in eine äußere Umfangsfläche des Kolbens 5 fest eingesetzten An­ schlagstift 7 auf. Der Anschlagstift 7 weist einen distalen Endabschnitt auf, der in einer vertikalen, länglichen Führungsöffnung 8 in dem Spannvorrichtungs­ gehäuse 3 verschiebbar aufgenommen ist, um den Bereich der vertikal gleitenden Bewegung des Kolbens 5 zu begrenzen und ein Drehen des Kolbens 5 zu vermeiden.

Der Kolben 5 weist ein in ihm ausgebildetes Ölreservoir 9 und einen Ölversor­ gungsdurchgang 10 auf, der in eine das Ölreservoir 9 umgebende Seitenwan­ dung des Kolbens 5 gebohrt ist. Der Ölversorgungsdurchgang 10 ist an einem Ende zu der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 5 hin offen, in welcher eine ringförmige Ölnut 11 ausgebildet ist. Das Spannvorrichtungsgehäuse 3 weist weiter einen an einem Ende zu einer inneren Umfangsfläche der Kolbenkammer 4 hin und an einer der Ölnut 11 gegenüberliegenden Position offenen Öldurch­ gang 12 auf. Die Ölnut 11 weist eine vertikale Ausdehnung oder Breite auf, die groß genug ist, den Ölversorgungsdurchgang 10 mit dem Öldurchgang 12 inner­ halb der Reichweite der vertikalen Bewegung des Kolbens 5 in Strömungsver­ bindung zu halten. Die Ölnut 11 kann auch in der inneren Umfangsfläche der Kolbenkammer 4 des Spannvorrichtungsgehäuses 3 ausgebildet sein.

Der Öldurchgang 12 ist mit einer nicht gezeigten Ölversorgungsquelle verbun­ den, die außerhalb des Spannvorrichtungsgehäuses 3 angeordnet ist, so daß Öl sukzessiv durch den Öldurchgang 12, die Ölnut 11 und den Ölversorgungs­ durchgang 10 zu dem Ölreservoir 9 zugeführt wird.

Der Kolben 5 ist mit einem Absperrventil 13 ausgerüstet, das an seinem unteren Ende angeordnet ist und eine Kugel als Ventilelement umfaßt. Der unterste Ab­ schnitt der Kolbenkammer 4 und das untere Ende des Kolbens 5 definieren eine dazwischenliegende Hochdruckkammer 14. Dem in dem Ölreservoir 9 ge­ speicherten Öl ist ermöglicht, durch das Absperrventil 13 in die Hochdruckkam­ mer 14 zu strömen.

Eine Feder 15 ist in der Hochdruckkammer 14 angeordnet und wirkt zwischen dem untersten Abschnitt der Kolbenkammer 4 und der unteren Endfläche des Kolbens 5, um den Kolben 5 nach oben zu drücken, wodurch der an dem oberen Ende des Kolbens 5 befestigte Schuh 6 gegen die Kette 2 gedrückt wird.

Der Kolben 5 weist eine Entlüftungsöffnung 16 auf, die an einem Ende mit dem oberen Ende des Ölreservoirs 9 verbunden ist und an dem gegenüberliegenden Ende zu einer oberen Endfläche des Kolbens 5 hin offen ist. Der an dem oberen Ende des Kolbens 5 befestigte Schuh 6 weist eine mit der Entlüftungsöffnung 16 strömungsverbundene Durchgangsöffnung 17 auf. Das Spannvorrichtungsge­ häuse 3 weist einen unteren Endabschnitt auf, an dem ein fixierter oder ortsfester Schuh 18 zum gleitenden Kontakt mit einem unteren Laufabschnitt der Kette 2 befestigt ist, welcher dem mit dem Schuh 6 in gleitendem Eingriff befindlichen oberen Laufabschnitt gegenüberliegt.

Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau das Öl aus dem Öldurchgang 12 in das Ölreservoir 9 gefördert wird, strömt ein Teil des zugeführten Öls durch das Absperrventil 13 in die Hochdruckkammer 14. In diesem Fall wird Luft, die in der Hochdruckkammer 14 eingeschlossen worden ist, durch das aus dem Ölreservoir 9 strömende Öl ersetzt, und die ersetzte Luft strömt entweder durch das Ab­ sperrventil 13 in das Ölreservoir 9 oder wird durch einen Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 5 und der inneren Umfangsfläche der Kolbenkammer 4 in den Außenbereich herausgetrieben. Im Ölreservoir 9 gelangt überschüssige Luft über das Öl nach oben und wird dann aus dem Ölreservoir 9 durch die Entlüftungsöffnung 16 und die Durchgangsöffnung 17 zu der Außen­ seite des Spannvorrichtungsgehäuses 3 abgelassen.

Wenn der Schuh 6 mit einer Stoßkraft von Seiten der Kette 2 beaufschlagt wird, wird der Kolben 5 gegen die Kraft der Feder 15 in die Kolbenkammer 4 hineinge­ drückt. Bei dieser Bewegung des Kolbens 5 steigt der Druck in der Hochdruck­ kammer 14 an, worauf das an dem unteren Ende des Kolbens 5 angeordnete Absperrventil 13 schließt. Das demgemäß in der Hochdruckkammer 14 einge­ schlossene Öl wird durch einen engen Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 5 und der inneren Umfangsfläche der Kolbenkam­ mer 4 nach oben gedrückt und aus dem oberen offenen Ende der Kolbenkammer 4 zur Außenseite des Spannvorrichtungsgehäuses 3 herausgetrieben. Wenn das Öl durch den Zwischenraum hindurchströmt, ist es einem hohen Strömungswi­ derstand ausgesetzt durch welchen die Stoßkraft gedämpft und die Vibration des Kolbens 5 abgeschwächt werden.

Wenn die Kette 2 erschlafft, kann das Erschlaffen der Kette 2 durch den Schuh 6 beseitigt werden, da der Kolben 5 durch die Kraft der Feder 15 hochgeschoben wird. Da die nach oben gerichtete Bewegung des Kolbens 5 das Volumen der Hochdruckkammer 14 vergrößert, ist ein Druckabfall in der Hochdruckkammer 14 erzeugt. Demgemäß ist das Absperrventil 13 geöffnet, wodurch das Öl aus dem Ölreservoir 9 in die Hochdruckkammer 14 strömen kann, um die Hochdruck­ kammer 14 nachzufüllen.

Das Ölreservoir 9 wird mit Öl nachgefüllt, das aus der nicht dargestellten Ölver­ sorgungsquelle über den Öldurchgang 12 und den Ölversorgungsdurchgang 10 in der Seitenwandung des Kolbens 5 in das Ölreservoir 9 geleitet wird.

Falls Luft in die Hochdruckkammer 14 eintritt, steigt die Luft automatisch über das Öl. Demgemäß wird die Luft durch die untere Endfläche des Kolbens 5 in den Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 5 und der inneren Umfangsfläche der Kolbenkammer 4 geleitet und daraus gleichmäßig zur Außenseite des Spannvorrichtungsgehäuses 3 abgelassen.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die vertikal arbeitende hydraulische Spannvorrichtung 1 bei einer innerhalb eines Motorraums vorgese­ henen Kette 2 eingesetzt. Jedoch kann die erfindungsgemäße vertikal arbeitende hydraulische Spannvorrichtung 1 auch in Kombination mit einer bei einem ande­ ren mechanischen Gerät eingesetzten Kraftübertragungskette verwendet werden. Gemäß dem Aufbau des dargestellten Ausführungsbeispiels ist ein ortsfester Schuh 18 an einem unteren Ende des Spannvorrichtungsgehäuses 3 zum glei­ tenden Eingriff mit der Kette 2 befestigt. Der ortsfeste Schuh 18 kann jedoch auch weggelassen werden, wobei die Spannvorrichtung dann lediglich einen be­ wegbaren Schuh 6 umfaßt.

Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, daß das zuvor rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims (1)

1. Vertikal arbeitende hydraulische Spannvorrichtung (1, 26) mit einem Kolben (5, 30), wobei der Kolben (5, 30) einen an seinem oberen Ende vorgesehenen Schuh (6, 27) zum gleitenden Eingriff mit einer Kette (2, 24) umfaßt und vertikal verschiebbar in einer in einem Spannvorrichtungsgehäuse (3, 29) ausgebildeten Kolbenkammer (4, 31) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) ein an seinem unte­ ren Ende angeordnetes Absperrventil (13) und weiter ein innenliegendes, mit dem Absperrventil (13) strömungsverbundenes Ölreservoirs (9) und eine einen oberen Abschnitt des Ölreservoir (9) mit der Außenseite des Kolbens (5) verbin­ dende Entlüftungsöffnung (16) aufweist, daß das Spannvorrichtungsgehäuse (3) einen Öldurchgang (12) zur Öl­ versorgung des Ölreservoirs (9) durch einen in einer Seitenwandung des Kolbens (5) ausgebildeten Ölversorgungsdurchgang (10) aufweist und daß zwischen einem unteren Abschnitt der Kolbenkammer (4) und dem unteren Ende des Kolbens (5) eine Hochdruckkammer (14) definiert ist, in wel­ cher eine Feder (15) zum Drücken des Kolbens (5) nach oben angeordnet ist.