DE10111658B4

DE10111658B4 - Kettenspanner

Info

Publication number: DE10111658B4
Application number: DE2001111658
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Ullein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2021-03-10
Also published as: EP1366312A1; WO2002073065A1; DE10111658A1

Abstract

Kettenspanner, mit einem Gehäuse (1, 2), das zusammen mit einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben (3) einen Druckraum (5) begrenzt, mit einem in einer Aufnahme (12) des Spannkolbens (3) angeordneten Wälzkörper (13), wobei die Aufnahme (12) über eine Verbindungsöffnung (14) mit dem Druckraum (5) kommuniziert, und wobei der Spannkolben (3) mit seinem Wälzkörper (13) gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur hydrostatischen Lagerung des Wälzkörpers (13) in der Aufnahme (12) ein über die Verbindungsöffnung (14) an den Druckraum (5) angeschlossenes hydrostatisches Druckkissen (17) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kettenspanner, insbesondere zum Spannen einer Kette im Kettentrieb einer Brennkraftmaschine.
Aus DE 199 02 108 A1 beispielsweise ist ein Kettenspanner bekannt geworden, dessen Gehäuse zusammen mit einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben einen Druckraum begrenzt, wobei in einer Aufnahme des Spannkolbens ein Wälzkörper angeordnet ist. Der Spannkolben drückt mit dem Wälzkörper gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene. Die Aufnahme kommuniziert über eine Verbindungsöffnung mit dem Druckraum. In bekannter Weise wird der Spannkolben unter Federkraft gegen die Spannschiene angefedert. Einwärtsbewegungen des Kolbens werden üblicherweise durch eine Leckspaltdämpfung gedämpft. Zu diesem Zweck kommuniziert der Druckraum mit einem Leckspalt, wobei der einsinkende Kolben Druckflüssigkeit aus dem Druckraum durch den Leckspalt hindurch verdrängt. Der Wälzkörper ist hier durch eine Kugel gebildet, die an der Spannschiene abrollen kann. Die Bewegungsabläufe von Spannkolben und Spannschiene sind derart, daß im Berührungspunkt zwischen Spannkolben und Spannschiene Relativverschiebungen stattfinden. Die Kugel übernimmt hierbei die Aufgabe, eine möglichst reibungsfreie Relativverschiebung zu gewährleisten, damit der Kettenspanner einwandfrei und zuverlässig arbeiten kann. Bei dem bekannten Kettenspanner ist im Druckraum ein Drosselelement angeordnet, das zwischen der eingangs genannten Verbindungsöffnung und dem Druckraum wirksam angeordnet ist. Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum gelangt demzufolge unter erheblichen Druckabfall, also nahezu drucklos in die Aufnahme, um die Kugel zu schmieren. Die Kugel ist demzufolge einerseits in Kontakt mit der Spannschiene und andererseits in Kontakt mit dem Spannkolben. Aufgrund der Reibungsverhältnisse zwischen Kugel und Schiene einerseits und Kugel und Spannkolben andererseits, ist nicht einwandfrei gewährleistet, daß sich die Kugel bei einer Relativverschiebung im Kontaktpunkt zwischen Spannkolben und Spannschiene dreht. Bleibt jedoch die Kugel stehen, besteht aufgrund der hochfrequenten oszillierenden Bewegungen zwischen Spannschiene und Spannkolben die Gefahr eines unerwünschten Verschleißes in der Kontaktzone, der bis zum Ausfall des Systems führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kettenspanner nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der bei Relativverschiebungen zwischen Spannschiene und Spannkolben einwandfrei arbeitet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur hydrostatischen Lagerung des Wälzkörpers in der Aufnahme ein über die Verbindungsöffnung an den Druckraum angeschlossenes hydrostatisches Druckkissen ausgebildet ist. Bei diesem erfindungsgemäßen Kettenspanner ist gewährleistet, daß die Kugel einwandfrei, selbst unter hochfrequenten Bewegungsabläufen, drehen kann, denn im Gegensatz zu der bekannten Lösung, ruht die Kugel an ihrer dem Spannkolben zugewandten Seite auf einem hydrostatischen Druckkissen, so daß – sofern die Reibung zwischen starren Körpern betroffen ist – im wesentlichen eine Rollreibung zwischen der Kugel und der Spannschiene stattfindet. Selbst bei hochfrequenten oszillierenden Relativverschiebungen im Kontaktpunkt zwischen Spannschiene und Spannkolben ist sichergestellt, daß der Wälzkörper einwandfrei dreht. Vorzugsweise ist der Wälzkörper durch eine Kugel gebildet, denn Kugeln sind preiswert herzustellen und sind um alle Raumachsen frei drehbar. Weiterhin ermöglicht eine Kugel eine einfache Ausgestaltung der Aufnahme und des hydrostatischen Druckkissens. Es ist aber auch denkbar, anstelle einer Kugel beispielsweise einen zylinderförmigen Wälzkörper vorzusehen.
Die hydrostatische Lagerung des Wälzkörpers wird dadurch erreicht, dass der Wälzkörper mit dem Druck, der auch im Hochdruckraum des Kettenspanners anliegt, beaufschlagt wird. Die Druckflüssigkeit gelangt durch die Verbindungsöffnung nahezu ohne Druckabfall über die Verbindungsöffnung in die Aufnahme, so daß sich dort ebenfalls ein wenigstens annähernd so hoher Druck wie im Druckraum einstellt.
Zwischen dem Wälzkörper und der die Aufnahme begrenzende Wandung kann ein Leckspalt ausgebildet sein. Das unter hohem Druck stehende Hydrauliköl strömt dann durch diesen Leckspalt nur sehr langsam aus. Jedenfalls ist gewährleistet, daß der Druck im Hochdruckraum des Kettenspanners auch auf den Wälzkörper einwirkt. Somit wird ein Großteil der eingeleiteten Last auf den Wälzkörper durch den hydrostatischen Druck nahezu reibungsfrei abgestützt. Somit ist gewährleistet, daß die Kugel aufgrund der höheren Reibung an der Kontaktfläche zur Spannschiene bei Relativdrehung zwischen Spannschiene und Spannkolben einwandfrei dreht.
Eingangs wurde erwähnt, daß bekannte Kettenspanner häufig mit einer Leckspaltdämpfung ausgerüstet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Kettenspanner kann in bekannter Weise eine derartige Leckspaltdämpfung an dessen von der Spannschiene abgewandten Ende vorgesehen sein. In diesem Fall weist der erfindungsgemäße Kettenspanner mindestens zwei Leckspalte auf. Wenn der Kettenspanner mit nach oben gewandtem Spannkolben eingebaut werden soll, können unerwünschte Gaseinschlüsse bzw. Gaspolster durch den zwischen dem Wälzkörper und der Wandung der Aufnahme ausgebildeten Leckspalt verdrängt werden. Das bedeutet, daß beispielsweise Gaspolster aus dem Druckraum des Kettenspanners über die Verbindungsöffnung in die Aufnahme und von dort über den Leckspalt in die Umgebung verdrängt werden. Bei entgegengerichteter Einbaulage, also wenn der Spannkolben nach unten ausgerichtet ist, können derartige unerwünschte Gaspolster durch den anderen, bekannten Leckspalt verdrängt werden. In anderen Worten: Der erfindungsgemäße Kettenspanner kann lageunabhängig eingebaut werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Der erfindungsgemäße Kettenspanner weist ein zweiteiliges Gehäuse auf, das aus einem inneren Gehäuseteil 1 und einem äußeren Gehäuseteil 2 gebildet ist. In dem Gehäuse ist ein Spannkolben 3 längsverschieblich aufgenommen.
In dem inneren Gehäuseteil 1 ist ein Rückschlagventil 4 angeordnet. Der Spannkolben 3 begrenzt gemeinsam mit dem Gehäuse und mit dem Rückschlagventil 4, einen Druckraum 5, der während des Betriebs des Kettenspanners mit Motoröl gefüllt ist. Das Motoröl kann über ein Reservoir 6 durch das geöffnete Rückschlagventil 4 in den Druckraum 5 angesaugt werden. Unter Druckerhöhung im Druckraum 5 sperrt das Rückschlagventil 4.
Das Rückschlagventil 4 und eine starke Schraubendruckfeder 7 sind zwischen zwei Sicherungsringen 8, 9 angeordnet. Die starke Schraubendruckfeder 7 ist einerseits über eine Scheibe 10 an dem Sicherungsring 9 abgestützt und greift andererseits an dem Rückschlagventil 4 an und federt dieses gegen den Sicherungsring 8. Infolge eines harten Kettenschlags kann bei der einsetzenden Einwärtsbewegung des Spannkolbens 3 ein sehr schneller und starker Druckanstieg im Druckraum 5 erfolgen. In diesem Fall ist die an dem Rückschlagventil 4 angreifende Druckkraft größer als die Druckkraft der Schraubendruckfeder 7, so daß das Rückschlagventil 4 in Richtung auf die Scheibe 10 axial verlagert wird. Unter der sich nun einstellenden Vergrößerung des Druckraums 5 wird rasch der unerwünscht hohe Druck im Druckraum 5 abgebaut.
Eine einerseits an dem inneren Gehäuseteil 1 – bzw. hier dem Rückschlagventil 4 – abgestützte und andererseits an dem Spannkolben 3 angreifende Schraubendruckfeder 11 federt den Spannkolben 3 gegen die hier nicht dargestellte Spannschiene an.
An seiner der nicht dargestellten Spannschiene zugewandten Seite trägt der Spannkolben 3 in einer Aufnahme 12 eine Kugel 13, die verliersicher in der Aufnahme 12 aufgenommen ist. Eine Verbindungsöffnung 14 verbindet die Aufnahme 12 mit dem Druckraum 5. Zwischen der Wandung 15 der Aufnahme 12 und der Kugel 13 ist eine ringförmiger Leckspalt 16 gebildet. Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Kettenspanners fährt der Spannkolben 3 ein, wodurch sich der Druck im Druckraum 5 erhöht. Das unter Druck stehende Motoröl gelangt aus den Druckraum 5 nahezu ohne Druckabfall über die Verbindungsöffnung 14 in die Aufnahme 12 und wird von dort über den Leckspalt 16 in die Umgebung hin verdrängt. In dem zwischen der Wandung 15 und der Kugel 13 verbleibenden Raum ist ein hydrostatisches Druckkissen 17 gebildet. Die Kugel 13 ist auf diesem hydrostatischen Druckkissen 17 nahezu reibungsfrei drehbar abgestützt. Im Kontaktpunkt zwischen der Kugel 13 und der nicht dargestellten Spannschiene kommt es während des Betriebs zu Relativverschiebungen, wobei die leichtgängig und einwandfrei drehbare Kugel 13 an der Spannschiene abwälzt, so daß sich kein unerwünschter Verschleiß an der Spannschiene in der Kontaktzone einstellt.
Bezugszeichenliste

1: Inneres Gehäuseteil
2: Äußeres Gehäuseteil
3: Spannkolben
4: Rückschlagventil
5: Druckraum
6: Reservoir
7: Schraubendruckfeder
8: Sicherungsring
9: Sicherungsring
10: Scheibe
11: Schraubendruckfeder
12: Aufnahme
13: Kugel
14: Verbindungsöffnung
15: Wandung
16: Leckspalt
17: Hydrostatisches Druckkissen

Claims

Kettenspanner, mit einem Gehäuse (1, 2), das zusammen mit einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben (3) einen Druckraum (5) begrenzt, mit einem in einer Aufnahme (12) des Spannkolbens (3) angeordneten Wälzkörper (13), wobei die Aufnahme (12) über eine Verbindungsöffnung (14) mit dem Druckraum (5) kommuniziert, und wobei der Spannkolben (3) mit seinem Wälzkörper (13) gegen eine zur Anlage an die Kette vorgesehene Spannschiene andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur hydrostatischen Lagerung des Wälzkörpers (13) in der Aufnahme (12) ein über die Verbindungsöffnung (14) an den Druckraum (5) angeschlossenes hydrostatisches Druckkissen (17) ausgebildet ist.
Kettenspanner nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Wälzkörper (13) und eines die Aufnahme (12) begrenzende Wandung (15) ein Leckspalt (16) ausgebildet ist.
Kettenspanner nach Anspruch 2, bei der die Wandung (15) kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Wälzkörper durch eine Kugel (13) gebildet ist.
Kettenspanner nach Anspruch 2, dessen Einbaulage derart ist, daß Gaseinschlüsse im Druckraum (5), in der Verbindungsöffnung (14) oder in dem hydrostatischen Kissen (17) über den Leckspalt (1b) verdrängbar sind.