DE102007033600A1

DE102007033600A1 - Hydraulisches Spannsystem mit integriertem Überdruckventil

Info

Publication number: DE102007033600A1
Application number: DE102007033600A
Authority: DE
Inventors: Dominik Hofmann; Roman Kern
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-01-22
Also published as: WO2009010352A1; US8317643B2; US20110015013A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannsystem (1), das in Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, eingesetzt ist. Der Aufbau des Spannsystems (1) umfasst einen topfartig gestalteten, von einer Druckfeder (8) beaufschlagten Kolben (3), der in einem Gehäuse (2) linear verschiebbar geführt und gegen ein Zugmittel angefedert ist. Ein Hydraulikfluid kann abhängig von einer Stellbewegungsrichtung des Kolbens (3) aus einem Druckraum (5) über ein dem Kolben (3) zugeordnetes, eine Dämpfungseinrichtung (22) bildendes Überdruckventil (11) abströmen oder über ein Einwegventil (7) des Gehäuses (2) in den Druckraum (5) eintreten. Das ein Plattenventil (21) einschließende Überdruckventil (11) ist in dem Kolben (3) integriert, wobei eine Druckfeder (8) des Kolbens (3) ein Ventilgehäuse (12) des Überdruckventils (11) außenseitig umschließt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannsystem, das in Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt ist. Das Spannsystem umfasst einen topfartig gestalteten Kolben, der in einem als Zylinder vorgesehenen Gehäuse längsbeweglich geführt und mittelbar oder unmittelbar gegen ein Zugmittel angefedert ist. Das Hydraulikfluid des Spannsystems wird abhängig von einer Stellbewegungsrichtung des Kolbens aus dem Druckraum über eine Dämpfungseinrichtung abgeleitet oder strömt über ein Einwegventil in den Druckraum ein.
Hintergrund der Erfindung
Hydraulische Spannsysteme in der zuvor beschriebenen Bauweise werden bevorzugt in Kettentrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt, wobei zur Beaufschlagung des Spannsystems mit Hydraulikfluid das Gehäuse über eine Öffnung mit der Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.
Die Dämpfungseinrichtung von hydraulischen Spannsystemen muss exakt an die Einsatzbedingung angepasst sein, da der Strömungsquerschnitt bzw. die Abströmgeschwindigkeit des Hydraulikfluids über die Dämpfungseinrichtung unmittelbar die Dämpfung des Kolbens beeinflusst.
Aus der DE 40 15 708 C1 ist beispielhaft ein hydraulisches Spannsystem bekannt. Der durch einen Kolbenboden einseitig geschlossene hohlzylindrische Kolben weist in seinem Hohlraum eine ringförmige Scheibe auf, die mit einer planen Stirnseite an dem Kolbenboden anliegt. Die ringförmige Scheibe ist mit einer Durchgangsbohrung versehen, die mit Drosselkanälen kommuniziert. Der Druckraum erstreckt sich bis in das Innere des hohl gestalteten Kolbens. Bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens in das Gehäuse strömt das unter Druck gesetzte Hydraulikfluid durch die Durchgangsbohrung der ringförmigen Scheibe und den Drosselkanälen über eine Öffnung im Kolbenboden beispielsweise in einem das Spannsystem zugeordneten Sammelraum.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bauraumoptimiertes kostengünstig darstellbares hydraulisches Spannsystem zu realisieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese zuvor genannte Problemstellung wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Dämpfungseinrichtung gelöst, bei der ein innerhalb des Kolbens eingebrachtes Überdruckventil, als ein angefedertes Plattenventil ausgeführt ist. Die Auslegung des erfindungsgemäßen Überdruckventils erfolgt so, dass dessen topfartiges Ventilgehäuse von einer dem Kolben zugeordneten Druckfeder umschlossen ist. Das erfindungsgemäß als Plattenventil gestaltete Überdruckventil in Verbindung mit einer vollständigen im Kolben integrierten Einbaulage bewirkt eine aufgabengerechte bauraumoptimierte Lösung. Gegenüber bisheri gen Spannsystemen, bei denen das Überdruckventil der Kolben-Druckfeder vorgelagert ist, nimmt das erfindungsgemäße Konzept weiterhin vorteilhaft Einfluss auf den erforderlichen Bauraum in axialer Richtung, wodurch das gesamte hydraulische Spannsystems vorteilhaft eine geringere Längserstreckung aufweist.
Vorteilhaft Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–11.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Überdruckventils umfasst vorteilhaft ein Ventilgehäuse, welches in einem der Druckfeder des Kolbens ausgerichteten Boden eine Öffnung aufweist, welche innenseitig des Ventilgehäuses einen Ventilsitz bildet. Im geschlossenen Zustand des Überdruckventils stützt sich an dem Ventilsitz eine angefederte Ventilplatte dichtend ab.
Weiterhin weist das Ventilgehäuse bevorzugt einen radial nach außen gerichteten umlaufenden oder partiell angeordneten Bord auf. In der Einbausituation des Überdruckventils stützt sich ein Federende der innerhalb des Kolbens integrierten Druckfeder über den Bord des Ventilgehäuses kraftschlüssig an dem Kolbenboden ab. Die Wirksamkeit des Überdruckventils unterstützend, ist der Bord des Ventilgehäuses druck- und flüssigkeitsdicht an dem Kolbenboden abgestützt. Dieses Ziel kann durch entsprechende Fertigungstoleranzen erreicht werden, über die ohne ergänzende Dichtmittel ein hoher Grad an Abdichtgüte in der Kontaktzone zwischen dem Bord und dem Kolbenboden erreichbar ist. Alternativ oder unterstützend zu der fertigungsbedingten Abdichtqualität bietet es sich an, ein geeignetes Dichtungsmittel einzusetzen. Als Maßnahme, die zu einer Montagevereinfachung führt ist erfindungsgemäß außerdem vorgesehen, dass Ventilgehäuse mittels einer Presspassung in den Kolbeninnenraum einzusetzen. Dazu bietet es sich bevorzugt an, lokale Bereiche des Bordes zu auszubilden, dass diese in der Einbausituation des Überdruckventils mit einer gewissen Vorspannung an der Innenwandung des Kolbens positioniert sind.
Zur Schaffung einer Hubbegrenzung für die Ventilplatte des als Plattenventil gestalteten Überdruckventils ist bevorzugt vorgesehen, in das Ventilgehäuse eine zumindest partiell radial nach innen gerichtete Sicke anzuordnen. Die Sicke ist dabei soweit von dem Ventilsitz des Überdruckventils versetzt, dass sich ein ausreichender Öffnungsquerschnitt einstellt, der eine weitestgehend ungehinderte Abströmung des Hydraulikfluid sicherstellt. Neben einer Hubbegrenzung bewirkt sie Sicke weiterhin eine Verliersicherung der Ventilplatte, was sich vorteilhaft auf die Montage auswirkt. Die Sicke des Ventilgehäuses kann außerdem zur Abstützung einer Tellerfeder genutzt werden, die zur Anfederung der Ventilplatte an dem Ventilsitz vorgesehen ist. Dieser Aufbau ermöglicht die Darstellung eines alle Bauteile beinhaltenden Überdruckventils, wodurch sich gleichzeitig eine Montagevereinfachung einstellt. Die Tellerfeder ist alternativ zu einer zwischen dem Kolbenboden und der Ventilplatte abgestützten Schraubendruckfeder einsetzbar.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Ventilsitz des Plattenventils in einem konisch nach innen gerichteten Abschnitt von dem Boden des Ventilgehäuses anzuordnen. Diese Gestaltung bewirkt vorteilhaft eine definierte Linienberührung zwischen der Ventilplatte und der den Ventilsitz bildenden Zone im Boden des Ventilgehäuses. Damit kann vorteilhaft eine verbesserte Dichtwirkung des Überdruckventils hergestellt werden.
Zur Herstellung des Ventilgehäuses bietet sich bevorzugt ein spanloses Tiefziehverfahren an. Damit kann aus Blech durch Umformen ein Ventilgehäuse kostengünstig auch in großen Stückzahlen hergestellt werden.
Das hydraulische Spannsystem, in dem das erfindungsgemäße Überdruckventil integriert ist, schließt vorteilhaft ein weiteres Plattenventil ein, über das Hydraulikfluid in den Druckraum einströmt. Vergleichbar dem Überdruckventil umfasst auch dieses Ventil eine angefederte Ventilplatte, die mit einer Einströmöffnung in dem Gehäuse zusammenwirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Figur, die ein hydraulisches Spannsystem mit einem Längsschnitt darstellt, näher erläutert.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Die einzige Figur zeigt in einem Längsschnitt ein hydraulisches Spannsystem 1 gemäß der Erfindung. Der Aufbau umfasst ein topfartig gestaltetes Gehäuse 2, das zur Aufnahme eines Kolbens 3 vorgesehen ist, dessen geöffnete Seite einem Boden 5 des Gehäuses 2 zugeordnet ist. Das Gehäuse 2 sowie der Kolben 3 begrenzen einen Druckraum 5, der im Betriebszustand mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist. Zur linearen Verschiebung des Kolbens 3 in Pfeilrichtung strömt das Hydraulikfluid über eine im Boden 4 des Gehäuses 2 eingebrachte Eintrittsöffnung 6 sowie einem nachgeschalteten Einwegventil 7 in den Druckraum 5. Eine die Stellbewegung des Kolbens 5 unterstützende Druckfeder 8 ist mit einem ersten Federende unmittelbar an dem als Plattenventil ausgebildeten Einwegventil 7 abgestützt, welches in einem gestuft ausgebildeten Abschnitt des Bodens 4 angeordnet ist. Das weitere Federende der sich über die gesamte Länge des Kolbens 3 erstreckenden, an einer Innenwandung des Kolbens 3 geführten Druckfeder 8, steht mit einem Kolbenboden 10 in Verbindung. Im Einbauzustand ist der topfartig gestaltete Kolben 3 über den Kolbenboden 10 mittelbar oder unmittelbar, insbesondere über eine Spannschiene einem nicht abgebildeten Zugmittel zugeordnet.
Bei auftretenden Schwingungen des Zugmittels oder Schwankungen des Drehmomentes kann es im Betriebszustand zu kurzzeitig auftretenden Gegenkräften kommen, die ein Einfedern des Kolbens 3 in das Gehäuse 2 bewirken. Aufgrund des inkompressiblen Hydraulikfluids wird bei Erreichen eines Öffnungsdrucks eines Überdruckventils 11 eine Teilmenge des Hydraulikfluids abgesteuert. Zur Erzielung einer bauraumoptimierten Einbaulage ist das eine Dämpfungseinrichtung 22 bildende Überdruckventil 11 in dem Kolben 3 integriert. Das Überdruckventil 11, ausgebildet als Plattenventil 21, umfasst ein spanlos, insbesondere durch ein Tiefziehverfahren hergestelltes, einseitig offenes Ventilgehäuse 12. Das außenseitig von der Druckfeder 8 umschlossene Ventilgehäuse 12 ist mit einem umlaufenden oder partiell angeordneten radial nach außen gerichteten Bord 13 über eine Kontaktfläche 23 an dem Kolbenboden 10 abgestützt. Dabei stellt sich eine stabile Einbaulage des Ventilgehäuses 12 mittels der Druckfeder 8 ein, indem ein Federende unmittelbar an dem Bord 13 abgestützt ist. Zur Montagevereinfachung bietet es sich an, den Bord 13 so auszubilden, dass dieser mit einer gewissen Vorspannung kraftschlüssig an der Innenwandung 9 des Kolbens 3 geführt ist. Damit stellt sich gleichzeitig eine Verliersicherung ein, da auch ohne Druckfeder 8 das Überdruckventil 11 vollständig im Kolben 3 positioniert ist.
In das Ventilgehäuse 12 des Überdruckventils 11 ist eine Druckfeder 14 integriert, die zwischen dem Kolbenboden 10 und einer Ventilplatte 15 des Überdruckventils 11 eingesetzt ist. Auf der von der Druckfeder 14 abgewandten Seite steht die Ventilplatte 15 mit einem Ventilsitz 16 an dem Boden 17 des Ventilgehäuses 12 in einer Wirkverbindung. Als Maßnahme die Abdichtqualität der Ventilplatte 15 zu verbessern ist der Boden 17 in Richtung der Druckfeder 14 konisch ausgebildet, wodurch sich eine nahezu linienberührte Anlage der Ventilplatte 15 an dem Ventilsitz 16 einstellt, was die Abdichtqualität verbessert. Axial versetzt zu dem Ventilsitz 16 und gekennzeichnet durch das Abstandsmaß „s" ist in das Ventilgehäuse 12 eine radial nach innen gerichtete, umlaufend oder partiell angeordnete Sicke 19 eingebracht, die einerseits eine Hubbegrenzung und andererseits eine Verliersicherung für die Ventilplatte 15 bildet. Dazu übertrifft der Durchmesser der Ventilplatte 15 einen Innendurchmesser des Ventilgehäuses 12 im Bereich der Sicke 19. Bei einem sich einstellenden Überdruck in dem Druckraum 5, bei dem die Ventilplatte 15 von dem Ventilsitz 16 abhebt kann eine Teilmenge des Hydraulikfluids aus dem Druckraum 5 über das eine Dämpfungseinrichtung bildende Überdruckventil 11 sowie eine im Kolbenboden 10 zentrisch eingebrachte Bohrung 20 abgesteuert werden.

1: Spannsystem
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Boden
5: Druckraum
6: Eintrittsöffnung
7: Einwegventil
8: Druckfeder
9: Innenwandung
10: Kolbenboden
11: Überdruckventil
12: Ventilgehäuse
13: Bord
14: Druckfeder
15: Ventilplatte
16: Ventilsitz
17: Boden
18: Öffnung
19: Sicke
20: Bohrung
21: Plattenventil
22: Dämpfungseinrichtung
23: Kontaktfläche

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 4015708 C1 [0004]

Claims

Hydraulisches Spannsystem, das in Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt ist, wobei das Spannsystem (1) einen topfartig gestalteten Kolben (3) umfasst, der in einem als Zylinder ausgebildeten Gehäuse (2) linear verschiebbar geführt und gegen ein Zugmittel angefedert ist, wobei ein Hydraulikfluid, abhängig von einer Stellbewegungsrichtung des Kolbens (3) aus einem Druckraum (5) über eine Dämpfungseinrichtung (22) abströmen oder über ein Einwegventil (7) in den Druckraum (5) einströmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämpfungseinrichtung (22) ein innerhalb des Kolbens (3) integriertes, ein Plattenventil (21) einschließendes Überdruckventil (11) vorgesehen ist, dessen Ventilgehäuse (12) von einer Druckfeder (14) des Kolbens (3) umschlossen ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (12) des Überdruckventils in einem Boden (17) eine Öffnung (18) aufweist, die innenseitig des Ventilgehäuses (12) einen Ventilsitz (16) bildet.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 2, das in einem geschlossenen Zustand des Überdruckventils (11) eine von einer Druckfeder (14) beaufschlagte Ventilplatte (15) an dem Ventilsitz (16) dichtend anliegt.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (8) des Kolbens (3) an einem radial nach außen gerichteten Bord (13) des Ventilgehäuses (12) abgestützt ist, wodurch das Überdruckventil (11) in einer Einbausituation kraftschlüssig an einem Kolbenboden (10) abgestützt ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (13) des Ventilgehäuses (12) mittels einer Presspassung an einer Innenwandung (9) des Kolbens (3) positioniert ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 4 oder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (12) über eine sich zwischen dem Bord (13) und dem Kolbenboden (10) einstellende Kontaktfläche (23) dichtend abgestützt ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hubbegrenzung für die Ventilplatte (15) des Plattenventils (21) das Ventilgehäuse (12) eine radial nach innen gerichtete Sicke (19) aufweist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sicke (19) ein als Tellerfeder ausgebildetes Federmittel abgestützt ist, das gegenseitig mit der Ventilplatte (15) des Plattenventils (21) zusammenwirkt.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein konisch nach innen gerichteter Abschnitt von dem Boden (17) des Ventilgehäuses (12) den Ventilsitz (16) des Plattenventils (21) bildet.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur spanloses Herstellung des Ventilgehäuses (12) ein Tiefziehverfahren vorgesehen ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über ein als Plattenventil ausgebildetes, eine Ventilplatte einschließendes, in dem Gehäuse (2) integriertes Einwegventil (7) das Hydraulikfluid in den Druckraum (5) einströmt.