Zugmitteltrieb mit einem Spanner und einem Klemmelement Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb mit einem hydraulischen Spanner, der ein aus einer Leichtmetalllegierung gefertigtes Gehäuse aufweist, in dem eine aus Stahl gefertigte Gleithülse eingesetzt ist, welche einen axial ausfahrbaren Kolben aufweist, um eine Spann- und Führungseinheit, wie eine Rolle oder eine Schiene, auszulenken. Zugmitteltriebe werden bei Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt und umfassen dabei sog. Zugmittelspannvorrichtungen, die unter anderem mechanischer, hydraulischer, automatischer oder halbautomatischer Natur sein können.

Solche Zugmitteltriebe verwenden dabei als Zugmittel üblicherweise entweder Riemen, wie etwa Zahnriemen oder Ketten, wie etwa Steuerketten. Solche Zugmitteltriebe finden insbesondere bei Steuertrieben von Verbrennungskraftmaschinen Anwendung. Sie können zusätzlich oder alternativ auch weitere Aggregate antreiben, wie etwa Generatoren, Lichtmaschinen, Klimaaggregate oder Elektromaschinen.

Zugmittel unterliegen leider einer Längung, welche ausgeglichen werden muss. Auch müssen temperaturbedingte Spannungen und Dehnungen im Zugmittel ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck werden üblicherweise die Zugmittelspannvorrichtungen eingesetzt. Häufig kommen zum Ermöglichen eines automatischen Nachspannens hydraulische Spanner zum Einsatz. In der Literatur werden solche Zugmittelspannvorrichtungen im Zusammenhang mit der Verwendung von Riemen auch als Riemenspanner und im Zusammenhang mit der Verwendung von Ketten auch als Kettenspanner bezeichnet.

Solche Zugmitteltriebe mit einem hydraulischen Spanner weisen dabei häufig aus Leichtmetall gefertigte Gehäuse auf, wie etwa Aluminiumgehäuse, in welche eine separate Gleithülse, die aus einem eisenhaltigen Material, wie etwa Stahl gefertigt ist, eingesetzt sind. In der Gleithülse ist dann ein ausfahrbarer Kolben vorhanden, der auf eine Spann- und Führungseinheit, wie eine Rolle oder eine Schiene drücken kann, um diese Rolle oder Schiene auszulenken und dabei das Zugmittel, wie den Riemen oder die Kette, zu spannen. Das Zugmittel läuft dabei über die Spann- und Führungseinheit. Häufig werden auch Rastsysteme verwendet, um ein Wiedereinfahren des Kolbens zu verhindern, oder nur begrenzt zuzulassen. Spannvorrichtungen sind bspw. aus der DE 10 2008 005 765 A1 und der US 2010/0062886 A1 bekannt. Allerdings beschäftigt sich die US 2010/0062886 A1 lediglich mit dem Blockieren eines Wiedereinfahrens des Kolbens, unter Verwendung eines Sperrrings. Aus einem anderen technischen Gebiet, nämlich dem von Schrauben- verliersicherungen, ist eine Verliersicherung zum Sichern eines Verbindungselementes bekannt. Dabei wird eine Schraube durch eine Lasche gesichert, wie in der DE 10 2009 009 365 A1 gezeigt. Bei Zugmitteltrieben mit hydraulischen Spannern gilt es jedoch einerseits sicherzustellen, dass der Kolben aus der stählernen Gleithülse ausfahren kann, und andererseits die Gleithülse axialfest und möglichst auch radialfest in dem aus der Leichtmetalllegierung gefertigten Gehäuse sitzt. Bei unterschiedlichen Temperaturen und Belastungen zeigt sich jedoch, dass unter Umständen die Gleithülse axial aus dem Gehäuse ausfährt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Gehäuse aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.

Es ist daher ein grundsätzliches Bestreben im Stand der Technik zu erkennen, dass ein Abheben der Gleithülse aus dem Aluminiumgehäuse verhindert wird. Übliche Lösungen, wie Verstemmen und Einpressen sind aufgrund häufig verwendeter Aluminiumdruckgussgehäuse nicht empfehlenswert, da Aluminium- druckguss insbesondere durch die Gusshaut sehr spröde und schlecht plas- tisch verformbar ist. Auch ist die Verwendung von Polygonringen nachteilig und gilt vermieden zu werden.

Damit selbst bei hohem Öldruck kein Abheben der Gleithülse aus dem Aluminiumgehäuse stattfindet, und dies dann zu negativem dynamischem Verhalten eines Zugmitteltriebes und dadurch zu überhöhten Kräften in den einzelnen Bauteilen führt, soll aber eine besonders kostengünstige und gleichzeitig effiziente Lösung gefunden werden.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Sicherungselement verklemmend zwischen dem Gehäuse und der Gleithülse angeordnet ist, über das ein Ausfahren der Gleithülse aus dem Gehäuse verhindert ist.

Das Sicherungselement verkrallt sich dann bei der Montage des Spanners bzw. des Zugmitteltriebes in dem Gehäuse an deren zylindrischer Mantelfläche und der zylindrischen Mantelfläche der Gleithülse. Somit kann die Gleithülse des Spanners nicht mehr vom Gehäuseboden abheben. Die Gleithülse ist dann sicher im Gehäuse befestigt.

Als besonderer Vorteil stellt sich ein, dass die in großen Stückzahlen gefertigten Serienbauteile des Gehäuses nicht verändert werden müssen und die Montage der einzelnen Elemente nicht erschwert wird. Weiterhin wird die Versor- gung des Kolbens mit einem Hydraulikmittel, wie Öl, nicht eingeschränkt.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert. So ist es von Vorteil, wenn das Sicherungselement als Blechteil oder als Federdrahtbauteil ausgebildet ist. Dieses zusätzliche Bauteil wird im Besonderen für Kettenspanner mit niedriger Federkraft und Rastsystemen eingesetzt, da diese bei Druckspitzen in der Ölversorgung, insbesondere bei hoher dynamischer Beanspruchung, zum Abheben neigen. Wie erläutert, kann ein solches Abheben jedoch zu mechanischen Beschädigungen und teils zu erheblichem Verschleiß des Aluminiumgehäusebodens führen. Eine Sicherung gegen das Abheben wird durch das Blechbauteil oder das Federdrahtbauteil effizient si- chergestellt.

Wenn das Federdrahtbauteil eine Polygonform und/oder eine Wellenform aufweist, so kann eine einfach zu montierende Variante erreicht werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement den Umfang der Gleithülse zumindest teilweise oder sogar vollständig umgreift. In dieser Variante kann das Sicherungselement einfach auf das gehäuseseitige Ende der Gleithülse aufgeschoben werden und nachfolgend diese Kombination in das Aluminiumgehäuse eingesetzt werden. Dieser Montagevorgang ist relativ einfach durchführbar und prozesssicher.

Um die Montage zu erleichtern und einen guten Kräfteverlauf sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn das Bauteil in einem geschlossenen Gehäusegrundbereich angeordnet ist, der weiter vorzugsweise benachbart zu einem Druckraum im Inneren der Gleithülse ist.

Als besonders effizient hat es sich herausgestellt, das Blechteil in eine konische Form zu bringen und zwischen dem Aluminiumgehäuse und dem Stahlgehäuse der Gleithülse einzusetzen.

Wenn das Blechteil am Innenrand eine oder mehrere Laschen aufweist, wobei zumindest eine an der Gleithülse anliegende Lasche im Wesentlichen in eine Ausfahrrichtung des Kolbens zeigt und zumindest ein von Laschen freier Ab- schnitt des Innenrandes des Blechteils, der an der Gleithülse anliegt, im Wesentlichen entgegen der Ausfahrrichtung des Kolbens zeigt. Dabei sind unter schrägen Anordnungen, solche Anordnungen zu verstehen, die relativ zu einer Längssymmetrieachse des Kolbens quer angeordnet sind.

Es ist möglich, dass am Anfang des Einsetzvorganges das Blechteil im Wesentlichen quer zur Längsachse ausgerichtet ist, jedoch im Endzustand, also im verklemmenden oder verkanteten Zustand die Laschen tendenziell in Richtung der Spann- und Führungseinheit ausgerichtet sind und der von Laschen freie Abschnitt tendenziell in Richtung des Gehäusegrundbereiches ausgerichtet ist. Eine Ausbildung des Blechteils derart, dass eine im Wesentlichen ypsi- lon-förmige Querschnittsgestaltung erreicht ist, ist ebenfalls denkbar.

Es ist von Vorteil, wenn die Laschen gleichmäßig am Blechteil verteilt sind und/oder umlaufend alle 30°, 60°, 90° oder 120° verteilt sind. Auf diese Weise kann ein gleichförmiger Kraftverlauf erreicht werden.

Wenn das Blechteil aus einem eisenhaltigen Werkstoff und/oder Federstahl gefertigt ist, so kann das Sicherungselement kostengünstig in großen Stück- zahlen hergestellt werden und über einen langen Zeitraum verlässlich genutzt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Zugmitteltrieb wie erläutert und einem spannbaren Zugmittel.

Nachfolgend wird die Erfindung auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, wobei zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Spanner mit einem Gehäuse, in dem eine Gleithülse sitzt, wobei die Gleithülse im Gehäuse durch ein Sicherungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gesichert ist, Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3 eine singuläre Darstellung des Sicherungselementes aus Fig. 2 im auf die Gleithülse aufgesetzten Zustand in einer gedrehten Seitansicht,

Fig. 4 das Sicherungselement der Fig. 2 und 3 in einer perspektivischen Ansicht, und Fig. 5 eine weitere perspektivische Ansicht des Sicherungselementes aus Fig.

4, 3 und 2.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Be- zugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Zugmitteltriebes mit einem hydraulischen Spanner 1 dargestellt. Nicht alle Elemente des Zugmitteltriebes sind dargestellt, genauso wenig, wie nicht alle Elemente des Spanners 1 dargestellt sind.

Der Spanner weist ein Gehäuse 2 auf, das aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Im Inneren des Gehäuses 2, das eine zylindrische Mantelfläche 3 auf der Innenseite aufweist, ist eine Gleithülse 4 eingesetzt. Die Gleithülse 4 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche 5 auf. Die zylindrische Außenumfangsfläche 5 liegt an der zylindrischen Mantelfläche 3 an. Allerdings ist ein Rücksprung 6 an einem Ende 7 der Gleithülse 4 ausgeformt, so dass ein Hohlraum 8 zwischen dem Gehäuse 2 und der Gleithülse 4 definiert wird. Die Gleithülse 4 ist aus Stahl gefertigt. Die Gleithülse 4 kann aus gehärtetem oder nicht gehärtetem Stahl hergestellt sein. Bei gehärtetem Stahl ist der Einsatz des zweiten Ausführungsbeispiels von großem Vorteil da auf eine optionale Nut in der Außenmantelfläche der Gleithülse 4 grundsätzlich problemlos verzichtet werden kann. In dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine Ölzuführöff- nung 9 in der Gleithülse 4 vorgesehen, um ein Hydraulikmittel, wie Öl in das Innere der Gleithülse zu verbringen, und dann einen nicht dargestellten Kolben aus der Gleithülse 4 in Richtung des Pfeiles A auszufahren. Der Kolben drückt dann auf eine nicht dargestellte Spann- und Führungseinheit, über die ein Zugmittel, wie ein Riemen oder eine Kette geführt wird, um die Kette oder den Riemen zu spannen. Die Öl- und Zuführöffnung ist mit einer Zuleitung 10 verbunden, welche auch durch das Gehäuse 2 verläuft, wie besonders gut in Fig. 2 zu erkennen ist.

Zurückkommend auf Fig. 1 , ist ein Sicherungselement 1 1 im Inneren des Hohlraums 8 auszumachen. Das Sicherungselement 1 1 ist als konisch ausgestalte- te Blechscheibe 12 ausgestaltet. Die Blechscheibe 12 ist aus Stahl gefertigt, wobei eine Innenkante 13 in Anlage mit der Außenumfangfläche 5 der Gleithülse 4 befindlich ist und eine Außenkante 14 in Anlage mit der zylindrischen Mantelfläche 3 des Gehäuses 2 befindlich ist. Die Innenkante 13 ist näher an einem Gehäusegrundbereich 15 des Gehäuses 2 angeordnet, als die Außen- kante 14. Die Berührpunkte zwischen Innenkante 13 und zylindrischer Außen- umfangsfläche 5 einerseits und der Außenkante 14 und der zylindrischen Mantelfläche 3 andererseits, sind schräg zu einer Längsachse 16 angeordnet, wobei diese Längsachse 16 auch als Symmetrieachse oder Längssymmetrieachse bezeichnet werden kann.

Die Innenkante 13 wird auch als Innenrand bezeichnet, genauso wie die Blechscheibe 12 auch als Blechteil bezeichnet wird.

Eine Abwandlung der Blechscheibe 12 ist in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Dabei ist die Blechscheibe 12 ebenfalls konisch ausgestaltet und konzentrisch zur Längsachse 16 auf der Gleithülse 4 befindlich. Allerdings, anders als im ersten Ausführungsbeispiel, weist die Blechscheibe 12 vier Laschen 17 auf. Die Laschen 17 sind symmetrisch entlang der Innenkante 13 ausgebildet. Sie sind durch Stanzungen ausgebildet, so dass die ausgestanzten Elemente noch mit der Blechscheibe verbunden sind, aber um nahezu 90° von einer Innenfläche 18 der Blechscheibe 12 abstehen. Das Positionieren und Montieren einer so ausgestalteten Blechscheibe 12 wird erheblich vereinfacht durch die Laschen 17.

Bezugszeichenliste

1 Spanner

2 Gehäuse

3 zylindrische Mantelfläche

4 Gleithülse

5 zylindrische Außenumfangsfläche

6 Rücksprung

7 Ende

8 Hohlraum

9 Ölzuführöffnung

10 Zuleitung

1 1 Sicherungselement

12 Blechscheibe

13 Innenkante

14 Außenkante

15 Gehäusegrundbereich

16 Längsachse

17 Lasche

18 Innenfläche