KERN ROMAN (DE)
SASS DIRK (DE)
HOFMANN DOMINIK (DE)
KERN ROMAN (DE)
SASS DIRK (DE)
DE4041785A1 | 1992-06-25 | |||
EP0483564A1 | 1992-05-06 | |||
DE2212818A1 | 1973-09-27 | |||
DE19923905A1 | 2000-11-30 | |||
DE2008472A1 | 1971-09-09 |
Patentansprüche 1. Hydraulisches Spannsystem (A) aufweisend einen Zylinder (1 ) und einen im Zylinder (1 ) geführten druckbeaufschlagbaren Kolben (2), wobei der Zylinder (1 ) und der Kolben (2) einen Hockdruckraum (7) einschließen, welcher durch einen Boden (5) des Kolbens begrenzt wird, wobei der Boden an einer dazu orthogonal verlaufenden Spannschiene (3) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidauslassdrosselkanal (4) vorgesehen ist, der vom Hockdruckraum (7) zu einer Kettenlauffläche (8) der Spannschiene (3) verläuft und der sowohl den Boden (5) des Kolbens (2) als auch die Spannschiene (3) durchdringt und in seinem Verlauf eine Drosselstelle (6a, 6b, 6c) aufweist. 2. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 1 , dadurch gekenn- zeichnet, dass die Drosselstelle (6a) des Fluidauslassdrosselkanals (4) innerhalb der Spannschiene (3) angeordnet ist. 3. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (6b) des Fluidauslassdrosselkanals (4) im Kolben (2) angeordnet ist. 4. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidauslassdrosselkanals (4) mehr als eine Drosselstelle (6a, 6b, 6c) aufweist, wobei sowohl im Kolben (2) als auch in- nerhalb der Spannschiene (3) eine Drosselstelle (6a, 6b, 6c) angeordnet ist. 5. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidaulassdrosselkanal (4) mindestens eine Zweigstelle (13) aufweist, an welcher der Fluidaulassdrosselkanal (4) in zumindest einen Fluidauslassdrosselkanals (4) abzweigbar ist. 6. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigstelle (13) als Drosselstelle (6c) ausführbar ist. 7. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigstelle (13) als eine Nut (14) ausführbar ist. 8. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (14) in die Spannschiene (3) eingebracht ist. 9. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (14) in die an der Spannschiene (3) anliegenden Seite des Bodens (5) des Kolbens (2) eingebracht ist. 10. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5) des Kolbens (2) in die Spannschiene (3) integriert ist. 11. Hydraulisches Spannsystemen (A) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Spannschiene (3) mittels Spritzgießtechnik hergestellt ist. |
Hydraulisches Spannsystem
Gebiet der Erfindung
Hydraulisches Spannsystem aufweisend einen Zylinder und einen im Zylinder geführten druckbeaufschlagbaren Kolben, wobei der Zylinder und der Kolben einen Hockdruckraum einschließen, welcher durch einen Boden des Kolbens begrenzt wird, wobei der Boden an einer dazu orthogonal verlaufenden Spannschiene anliegt.
Hintergrund der Erfindung
Das Dämpfungsverhalten eines hydraulischen Kettenspanners wird üblicherweise optimal auf einen Betriebspunkt abgestimmt. Eine weiche Dämpfung kann beispielsweise günstig sein, um laute, vom Kettentrieb herrührende Geräusche im unteren Drehzahlbereich zu vermeiden. Bei höheren Drehzahlen jedoch zeigt der Motor ein anderes Betriebsverhalten und mehr Motoröl wird aus dem Hochdruckraum heraus verdrängt. Unter den mitunter harten Kettenschlägen ist nicht auszuschließen, dass der an der Spannschiene anliegende Kolben bei einer weichen Dämpfung weit einwärts gedrückt wird, wobei nur eine ungenügende Menge Motoröl rechtzeitig in den Hochdruckraum des Kettenspanners nachgesaugt werden kann. So können insbesondere bei höheren Drehzahlen Fehlfunktionen des Kettenspanners auftreten.
Ein hydraulisches Spannsystem gemäß der vorgenannten Gattung ist aus der Druckschrift WO 2007 133 875 A 1 bekannt. In dieser Schrift wird ein hydraulischer Spanner mit einem Ölhochdruckraum gezeigt, der von einem Spanner- gehäuse und einem darin angeordneten Kolben begrenzt wird. Damit das darin unter Hochdruck stehende Öl abfließen kann, ist in dem Kolben eine axiale Bohrung eingebracht. Um jedoch eine gezielte Dämpfung zu erreichen, darf das Öl nicht ungebremst aus der vorgenannten Bohrung strömen. Um dies zu verhindern, wurde innerhalb des Ölhochdruckraumes ein beweglicher Drosselkörper eingebracht, welcher die Bohrung teilweise verschließen soll.
Aufgabe der Erfindung
Der Nachteil eines hydraulischen Spanners mit integriertem Ölhochdruckraum in welchem ein Drosselkörper beweglich angeordnet ist besteht darin, dass der Drosselkörper einer gewissen Trägheit unterliegt, was eine gezielte Dämpfung im Spanner erschwert. Aufgrund der sich im Hochdruckraum sehr schnell einstellenden Druckunterschiede ist dies jedoch essenziell, um eine gezielte Dämpfung im Spanner zu erreichen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ohne zusätzliche Bauteile eine berechenbare Dämpfung innerhalb des Spanners zu erreichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Fluidauslassdros- selkanal (4) vorgesehen ist, der vom Hockdruckraum zu einer Kettenlauffläche (8) der Spannschiene verläuft und der sowohl den Boden des Kolbens als auch die Spannschiene durchdringt und in seinem Verlauf eine Drosselstelle aufweist.
Ein besonderer Vorteil dabei ist, dass der aus dem Fluidauslassdrosselkanal austretende Ölstrahl zur Schmierung auf die Kette gerichtet ist, sodass ohne einen zusätzlichen Sonderaufwand, eine BeÖlung der auf der Spannschiene verlaufenden Kette erfolgt.
In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Drosselstelle des Fluidauslassdrosselkanals innerhalb der Spannschiene anzuordnen. Ein Vorteil eine Drosselstelle innerhalb der Spannschiene auszuführen besteht darin, dass sich Verjüngungen im Bohrungsdurchmesser leichter umsetzen lassen, insbesondere bei Spannschienen die im Spritzgießverfahren hergestellt sind.
Nach einer Weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorge- schlagen, die Drosselstelle des Fluidauslassdrosselkanals innerhalb des Bodens des Kolbens anzuordnen. Ein Vorteil, die Drosselstelle innerhalb des Kolbens anzuordnen besteht, insbesondere bei Kolben die aus Metall gefertigt sind darin, dass Metall im Gegensatz zu Kunststoff weniger Temperatur- und Alterungseinflüssen unterworfen ist. Auch nach längerer Betriebsdauer bleiben die Abmaße des Fluidauslassdrosselkanals mit seiner Drosselstelle konstant.
Eine weitere Möglichkeit der Erfindung besteht darin, dass der Fluidau- lassdrosselkanal mehr als eine Drosselstelle aufweist, sodass sowohl im Kolben, als auch innerhalb der Spannschiene eine Drosselstelle angeordnet ist. Im Weiteren ist es nicht erforderlich, dass der Fluidauslassdrosselkanal axial zum Spanner verläuft. Vielmehr kann es vorteilhaft sein, den Fluidauslassdrosselkanal in der Weise auszubilden, dass seine Austrittsöffnung an jener Stelle der Kettenlauffläche angeordnet ist, die für die Beölung der Kette am geeignetsten ist.
Auch kann es vorgesehen sein, dass der Fluidauslassdrosselkanal mindestens eine Zweigstelle aufweist, an welcher sich dieser in mehr als einen weiteren Fluidauslassdrosselkanal aufteilt. Dies hat zur Folge, dass an mehreren Stellen innerhalb der Spannschiene Öl durch die aufgeteilten Fluidauslassdrosselka- näle in Richtung der Kettenlauffläche gefördert wird. Dadurch verteilt sich das Öl regelmäßig auf der Kettenlauffläche und bildet einen gleichmäßigen Ölfilm, der für die Beölung der Kette von Vorteil ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Zweigstelle als Drosselstelle auszu- führen. Dazu verjüngt sich der Fluidauslassdrosselkanal vor seiner Aufteilung.
In bevorzugter Ausgestaltung des hydraulischen Spannsystems ist die Zweigstelle als eine Nut ausgeführt. Diese Nut kann innerhalb der Spannschiene oder innerhalb des Bodens, des an der Spannschiene zur Anlage kommenden Kolbens eingebracht werden. Dabei kann die Nut als Ölreservoir oder als Zweigstelle ausgebildet sein, um die davon abgehenden Fluidauslassdrossel- kanäle mit Öl zu versorgen.
Nach einer Weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Boden des Kolbens in die Spannschiene integriert ist. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Spannschiene den Boden des Kolbens umschließt. Während des Betriebes ist es möglich, dass bei stark oszillierenden Bewegungen des Kolbens dieser kurzzeitig nicht mehr zur Anlage an die Spannschiene kommt. Durch die Integration des Kolbens in die Spannschiene wird verhindert, dass in solch einer Situation das geförderte Öl an dem Anlagepunkt zwischen Kolben und Spannschiene ungewollt austritt. Eine weitere Möglichkeit sieht vor, dass innerhalb der Spannschiene ein Dorn mit integriertem Fluidauslassdrosselkanal ausgebildet ist, welcher in den Boden des Kolbens hineinragt. Diese Ausbildungsform hat den Vorteil, dass es zu keiner Leckage in der Übergangszone vom Fluidauslassdrosselkanal des Kolbens zum Fluidauslassdrosselkanals der Spannschiene kommen kann.
Optional kann die Spannschiene des hydraulischen Spannsystems mittels Spritzgießverfahren hergestellt werden. Dabei kann das Material der Spannschiene aus Kunststoff oder aus Metall gefertigt sein. Bei metallischen Bauteilen mit komplizierten Geometrien empfiehlt es sich ein sogenanntes Metal In- jection Moulding Verfahren anzuwenden. Bei diesem Verfahren (MIM- Verfahren) handelt es sich um Pulverspritzgießen mit Metallpulver. Bei diesem Verfahren ist es möglich, für größere Stückzahlen und/oder technisch anspruchsvolle und komplexe Teile ein effizientes Fertigungsverfahren mit ausgezeichneten Toleranzeinhaltungen zu verwirklichen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, die nach- folgend detailliert beschrieben sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:
Figur 1 ein hydraulisches Spannsystem mit einem Fluidauslassdrossel- kanal,
Figur 1 a ein hydraulisches Spannsystem mit einer in einer Spannschiene angeordneten Drosselstelle,
Figur 2 ein hydraulisches Spannsystem aufweisend eine Zweigstelle im
Fluidauslassdrosselkanal,
Figur 2 a eine Spannschiene mit mehreren Fluidauslausdrosselkanälen und einer als Nut eingebrachten Zweigstelle,
Figur 3 ein hydraulisches Spannsystem mit einer in einem Kolben angeordneten Drosselstelle.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäße hydraulische Spannsystem A gemäß Figur 1 weist einen Zylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2 längsverschieblich geführt ist. Ein im Zylinder 1 angeordnetes Federelement 11 ist einerseits am Boden 5b des Zylinders abgestützt und andererseits gegen den Boden 5a des Kolbens angefe- dert. Unter der Spannkraft des Federelementes 11 wird der Kolben 2 gegen die Spannschiene 3 angefedert. Der Kolben 2 und der Zylinder 1 begrenzen gemeinsam einen Hochdruckraum 7 zur Aufnahme von Motoröl, welches über die Ölzufuhr 9 einfließt. Am Boden 5b ist ein Einwegventil 10 angeordnet, durch das das Motoröl in den Hochdruckraum 7 gelangt. Ist der Druck im Hochdruckraum 7 größer als der Druck außerhalb des Zylinders 1 , schließt das Einwegventil 10.
Zwischen dem Zylinder 1 und dem Kolben 2 ist ein Leckspalt 12 angeordnet. Durch den Leckspalt 12 wird Motoröl aus dem Hochdruckraum 7 verdrängt, wenn der Kolben einwärts verschoben wird. Wie in Figur 1 und Figur 1a gezeigt, umschließt die Spannschiene 3 den Kolben 2, wobei ein Fluidauslassdrosselkanal 4 den Ölhochdruckraum 7 mit einer Kettenlauffläche 8, welche an der Spannschiene 3 ausgebildet ist, verbindet. Nachstehend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Spannsystems A näher beschrieben. Der Kolben 2 vollführt im Betrieb des Ket- tenspanners oszillierende Bewegungen im Zylinder 1. Bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens 2 wird das Volumen des Hochdruckraumes 7 verringert, und das Öl wird verdrängt, dies geschieht zum einen über den Leckspalt 12 zum anderen über den Fluidauslassdrosselkanal 4. Der größere Anteil des verdrängten Motoröls wird jedoch durch den Fluidauslassdrosselkanal 4 hinaus strömen, da dieser einen größeren Querschnitt aufweist als der Leckspalt 12. Damit das Öl nicht ungehindert durch den Fluidauslassdrosselkanal 4 strömen kann, wird eine Drosselstelle 6a entlang des Fluidauslassdrosselkanals 4 eingebracht. Diese Drosselstelle 6a weist einen sehr viel geringeren Querschnitt als der Fluidauslassdrosselkanal 4 auf. Das sich in dem Hochdruckraum 7 be- findende Motoröl unterliegt ständig wechselnden Druckunterschieden, die sich auf Grund des im Hochdruckraum 7 oszillierend bewegenden Kolbens 2 einstellen. Das unter Druck stehende Motoröl unterliegt somit während seines Verdrängungsvorganges aus dem Hochdruckraum 7 einer turbulenten Strömung. Auf Grund des turbulenten Strömungsverhaltens des Motoröls verringert sich beim Einfließen in die Drosselstelle 6a seine Fließgeschwindigkeit. Wegen der verringerten Fließgeschwindigkeit des Motoröls wird eine zusätzliche Dämpfung im Spanner erzeugt. Aufgrund der frei wählbaren Querschnitte ent- lang der Drosselstellen 6a, 6b, 6c , ist eine genaue Berechnung der Dämpfung möglich.
An welcher Stelle im Fluidauslassdrosselkanal 4 die Drosselstelle 6a einzu- bringen ist, ist abhängig vom Fertigungsverfahren des Kolbens 2 beziehungsweise der Spannschiene 3 . Wie in Figur 1 und Figur 1a dargestellt, ist die Drosselstelle 6a innerhalb der Spannschiene 3 ausgebildet. Dies lässt sich bei einer im Spritzgießverfahren hergestellten Spannschiene 3 einfach realisieren.
Die in Figur 1a abgebildete Variante zeigt einen Fluidauslassdrosselkanal 4 der die Spannschiene 3 komplett durchdringt und zum größten Teil vom Boden 5a des Kolbens 2 umschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass sich in der Übergangszone zwischen dem Fluidauslassdrosselkanal 4 im Kolben 2 und dem Fluidauslassdrosselkanal 4 in der Spannschiene 3 keine Leckagen bilden kön- nen. Einen weiteren Unterschied bietet die Lage der Drosselstelle 6a innerhalb des Fluidauslassdrosselkanals 4. In diesem Ausführungsbeispiel grenzt die Drosselstelle 6a direkt an den Hochdruckraum 7. Durch diese Maßnahme wird eine stärkere Dämpfung erzielt, da das verdrängte Öl aus dem Hochdruckraum 7 erst über die Drosselstelle 6a in den Fluidauslassdrosselkanal 4 fließen kann.
Das in Figur 2 gezeigte hydraulische Spannsystem A unterscheidet sich im wesentlichen nicht von dem in Figur 1 und Figur 1a gezeigten Aufbau, jedoch wird in Figur 2 eine Variation des Fluidauslassdrosselkanals 4 aufgezeigt. In Figur 2 verzweigt sich der Fluidauslassdrosselkanal 4 an einer Zweigstelle 13 in zwei weitere Fluidauslassdrosselkanäle 4. Diese Zweigstelle 13 kann durch Änderung ihres Querschnittes ebenfalls als Drosselstelle 6c Anwendung finden. Optional kann die Zweigstelle 13 als Nut 14 ausgebildet sein. Je nach Länge der Nut 14 können beliebig viele Fluidauslassdrosselkanäle 4 in Rich- tung der Kettenlauffläche 8 der Spannschiene 3 abzweigen. Diese Nut 14 kann wie in Figur 2a gezeigt innerhalb der Spannschiene 3 angeordnet sein. Ebenso denkbar wäre es, eine solche Nut 14 in den Boden 5a des Kolbens 2 einzubringen. Ein Vorteil der durch die Verzweigung zusätzlich entstandenen Flui- dauslassdrosselkanäle 4 besteht darin, dass das Öl sich besser auf der, an der Spannschiene 3 angeordneten Kettenlauffläche 8 verteilt und somit einen gleichmäßigen Ölfilm gebildet wird, der für die BeÖlung der Kette von Vorteil ist.
Figur 3 unterscheidet sich im wesentlichen nicht von dem Aufbau der in Figur 1 und Figur 2 gezeigten hydraulischen Spannsysteme A. Der Unterschied zu den beiden anderen Figuren besteht darin, das die Drosselstelle 6b des Flui- dauslassdrosselkanals 4 innerhalb des Bodens 5a des Kolbens 2 ausgebildet ist.
Bezugszahlenliste
Zylinder
Kolben
Spannschiene
Fluidauslassdrosselkanal
Boden des Kolbens a Drosselstelle b Drosselstelle c Drosselstelle
Hockdruckraum
Kettenlauffläche
Ölzufuhr 0 Einwegventil 1 Federelement 2 Leckspalt hydraulisches Spannsystem