Hydraulische Spannvorrichtung für einen Zugmitteitrieb

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spann Vorrichtung für einen Zugmittel- trieb, insbesondere für Brennkraftmaschinen, die mit einem Ende schwenkbar abgestützt ist und mit einem weiteren Ende direkt oder indirekt mit einer Spannrolle in Verbindung steht, gemäß den oberbegriffsbildenden Merkmalen von Anspruch 1.

Hintergrund der Erfindung

Hydraulische Spannvorrichtungen finden insbesondere Anwendung, um die Vorspannung für einen Zugmitteltrieb, d. h. einen Riemen- oder Kettentrieb, nach einer entsprechenden Längung möglichst konstant zu halten und weiter, um Schwingungen wirksam dämpfen zu können.

Aus der DE-U 89 03 728.6 ist eine gattungsgemäße hydraulische Spannvor¬ richtung bekannt. Der Aufbau umfaßt einen Kolben, der in einem Zylinder längsverschiebbar geführt ist, wobei der Zylinder in einem Außengehäuse lagefixiert ist, das über ein Befestigungsauge schwenkbar, beispielsweise am Kurbelgehäuse der B renn kraftmasch ine angeordnet ist. An dem vom Zylinder abgewandten Ende ist der Kolben in einem Kolbengehäuse fixiert, das teilweise in das Außengehäuse eingreift und das über ein Befestigungsauge mittelbar oder unmittelbar mit einer am Zugmitteltrieb anliegenden Spannrolle in Verbindung steht. Zwischen dem Außengehäuse und dem Kolbengehäuse ist eine den Zylinder bzw. den Kolben koaxial umschließende Druckfeder zur Erreichung einer federkraftbeaufschlagten Anlage des Kolbengehäuses in Richtung der Spannrolle angeordnet. Der Aufbau der hydraulischen Spannvorrichtung sieht

weiterhin einen durch eine Kolbenbewegung bedingten Volumenaustausch des Hydraulikfluids aus dem Hochdruckraum im Zylinder vor. Abhängig von einer Bewegungsrichtung des Kolbens kann das Hydraulikfluid über ein am Zylinder angeordnetes Einwegventil aus dem Vorratsraum in den Zylinder einströmen oder bei einer Umkehrung der Kolbenbewegung das Hydraulikfluid über einen Leckspalt zwischen dem Kolben und der Innenwandung des Zylinders aus dem Hochdruckraum in den Vorratsraum verdrängt werden. Zur Abdichtung der zueinander verschiebbaren Bauteile, dem Außengehäuse und dem teilweise darin verschiebbaren Kolbengehäuse, ist eine Balgdichtung vorgesehen, die jeweils am Kolbengehäuse und am Außengehäuse unter Vorspannung anliegt und die jeweils endseitig zur Lagefixierung über eine Haltewulst, in eine Um¬ laufnut eingreift.

Die bekannte Dichtung besitzt eine außenseitig wellenförmige Kontur, die sowohl im eingefahrenen als auch im ausgefahrenen Zustand der hydraulischen Spannvorrichtung keinerlei Führung erfährt. Durch diese Dichtungsanordnung besteht die Gefahr, daß die vom Zugmitteltrieb auf die hydraulische Spannvor¬ richtung übertragenen hochfrequenten Schwingungen zu einer Beschädigung der Balgdichtung führen, die einen Ausfall der gesamten Spannvorrichtung zur Folge hat. Die bekannte Balgdichtung bietet außerdem keine Möglichkeit eines Überdruckabbaus im Außengehäuse, der beispielsweise bei einer Längenände¬ rung des Zugmitteltriebs bzw. bei einer Montage, d. h. einem Riemenwechsel auftreten kann, wenn der Kolben der Spannvorrichtung auf Block gedrückt ist. Das Einschieben des Kolbens führt zu einem Überdruck, verbunden mit einem Aufblähen der Balgdichtung, was häufig zu einem Verlagern der Balgdichtung führt, d. h. einem radialen Austreten der Haltewulst aus der Umlaufnut und einer anschließenden axialen Verschiebung, wodurch eine exakte Führung der Balgabdichtung unterbleibt und die Gefahr einer Zerstörung zunimmt.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydraulische Spannvorrichtung zu schaffen, die eine Überdruckregulierung ermöglicht, ohne daß es dabei zu

einem Verlust von Hydraulikfluid kommt bzw. eine Funktionsstörung gelöst wird.

Erfindungsgemäß sind ein Aufbau und eine Anordnung der Balgendichtung vorgesehen, die bei einem im Hohlraum auftretenden Überdruck mittels einer kontrollierten radialen Verlagerung zumindest eines Teilbereichs der Balgdich¬ tung eine Druckregulierung der im Hohlraum eingeschlossenen Luft ermöglicht. In vorteilhafter Weise ist durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Balgdich¬ tung bei einer Druckerhöhung im Hohlraum, die bei einem Einfahren des Kolbens und des zugehörigen Kolbengehäuses in den Zylinder auftritt durch ein Abblasen der komprimierten Luft eine Überdruckregulierung bzw. einen Druck¬ abbau sichergestellt. Diese erfindungsgemäße radiale Verlagerung eines Teilbe¬ reichs der Balgdichtung bewirkt eine kurzzeitige freie Verbindung zwischen dem Hohlraum des Außengehäuses und der Atmosphäre, wobei aufgrund der Luftabblasung mit Überdruck kein Eintritt von nachteiligen Schmutzpartikeln in den Hohlraum möglich ist. Der erfindungsgemäße Aufbau sieht weiterhin vor, daß nach erfolgtem Druckausgleich eine Dichtgüte geschaffen ist, die bei einem Ausfahren des Kolbens und des damit in Verbindung stehenden Kolbengehäuses keine nachteilige Luftansaugung ermöglicht.

In einer Ausgestaltung der Erfindung liegt die Balgdichtung nicht vollflächig am Kolbengehäuse an, um so bei einem auftretenden Überdruck die zu beauf¬ schlagende Fläche der Balgdichtung zu vergrößern, wodurch ein radiales Aufweiten dieses Dichtungsabschnittes vereinfacht werden kann.

Es ist zweckmäßig, innen in die Balgdichtung umfangsverteilt angeordnete Längsnuten einzubringen, um die vom Druck beaufschlagten Flächenabschnitte zu vergrößern und gleichzeitig eine verringerte Steifigkeit dieses Balgdichtungs¬ abschnittes zu erreichen. Erfindungsgemäß erstrecken sich vorteilhaft die Längs- nuten bis zur Ringwulst der Balgdichtung.

Alternativ können Längsnuten in die Mantelfläche des Kolbengehäuses einge¬ bracht werden, wobei diese Längsnuten sich bis zur Ringnut im Kolbengehäuse erstrecken.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß Längsnuten sowohl in der Balgdichtung als auch im Kolbengehäuse eingebracht sind. Dabei ist zur Erreichung einer gleichmäßigen Druckbeaufschlagung der Balgdichtung auf eine voneinander abweichende Aufteilung, d. h. Versatz zwischen den Längsnuten an der Innenwandung der Balgdichtung und den Längsnuten auf der Mantel- fläche des Kolbengehäuses geachtet.

Abhängig vom Bedarfsfall sind die Längsnuten in der Balgdichtung sowie im Kolbengehäuse beliebig ausführbar. Beispielsweise können diese Längsnuten eine halbrundförmige, dreieckige oder beliebig andere geometrische Quer- schnittsform aufweisen.

Erfindungsgemäß verfügt die Haltewulst in der Neutralposition der Balgdichtung über eine geschlossene radiale Dichtfläche sowie über eine axiale Dichtfläche, welche stirnseitig Ausnehmungen aufweist. Zur Vergrößerung der Dichtfläche, d. h. der Kontaktfläche der Haltewulst in der Umlaufnut verfügt die Umlaufnut über einen rechtwinkelig zur Symmetrieachse der Spannvorrichtung angeord¬ neten Abschnitt, an dem die die axiale Dichtfläche auch während der radialen Verlagerung der Haltewulst anliegt.

Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Haltewulst ermöglicht bei einem auftretenden Überdruck in der hydraulischen Spannvorrichtung, daß die am Kolbengehäuse anliegende Balgdichtung radial nach außen verlagert und dabei ebenfalls die Haltewulst. Dadurch verliert die radiale Dichtfläche ihre Dicht¬ wirkung und die Haltewulst liegt ausschließlich über die axiale Dichtfläche am Kolbengehäuse an. Aufgrund der stirnseitigen Ausnehmungen in der axialen Dichtfläche kann aufgrund der radialen Verlagerung, d. h. der aufgeblähten Balgdichtung ein Druckabbau erfolgen, d. h. eine Entlüftung der Spannvor¬ richtung.

Zur Erreichung einer besseren Entlüftung sind gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung in der Umlaufnut des Kolbengehäuses im Bereich der axialen Abdichtung Kerben vorgesehen, die mit den Ausnehmungen in der Haltewulst korrespondieren.

Es ist zweckdienlich, die Wandstärken der Balgdichtung unterschiedlich auszu¬ führen, damit sich bei einem auftretenden Überdruck der an dem Kolbengehäu¬ se anliegende Dichtungsbereich radial verlagert. Erfindungsgemäß weist der unter Vorspannung am Außengehäuse der Spannvorrichtung anliegende Bereich der Balgdichtung eine größere Wandstärke auf im Vergleich zu dem Dichtungs¬ abschnitt, der dem Kolbengehäuse zugeordnet ist.

Zur Erreichung einer versteifenden Ausbildung ist in einer weiteren Ausgestal¬ tung der Erfindung die Balgdichtung mit einer innenseitig wellenartigen Profi lie- rung versehen, mit der die Haftung und damit die Dichtwirkung der Balgdich¬ tung am Außengehäuse verbessert werden kann.

Es ist zweckmäßig, daß die Balgdichtung an der Spannvorrichtung lagepositio¬ niert ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, eine Positionierung zwischen der Balgdichtung und dem Kolbengehäuse vorzunehmen, um so ein Zusammen¬ wirken der stirnseitigen Ausnehmungen in der Haltewulst und den Kerben in der Seitenwandung der Umlaufnut bei einer Entlüftung der Spanvorrichtung sicherzustellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel in insgesamt vier Figuren dargestellt ist. Es zeigen:

Figur 1 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße hydraulische Spannvorrichtung in einer Neutralposition;

Figur 2 eine Spannvorrichtung gemäß Figur 1, bei der die Balgdich¬ tung in einer Entlüftungsposition abgebildet ist;

Figur 3 in einer Einzelteilzeichnung die erfindungsgemäße Balgdich- tung in einer Schnittdarstellung;

Figur 4 in einem vergrößerten Maßstab die Einzelheit X aus der Figur 3;

Figur 5 die Darstellung einer Einzelheit Y aus der Figur 3 in einer vergrößerten Abbildung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In der Figur 1 ist eine hydraulische Spannvorrichtung 1 in einem Längsschnitt abgebildet. Der Aufbau umfaßt ein weitgehend rotationssymmetrisches Außen¬ gehäuse 2, an dem an einem Ende ein Befestigungsauge 3 angeordnet ist, über das die hydraulische Spannvorrichtung 1, beispielsweise an einem in der Figur 1 nicht gezeigten Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine befestigt werden kann. Das Außengehäuse ist weitgehend hohizylindrisch ausgeführt und verfügt über einen zylindrischen Hohlraum 4, in dem radial beabstandet zu einer Außenwandung 5 ein Zylinder 6 zentrisch lagepositioniert angeordnet ist. Im Zylinder 6 ist ein in Richtung einer Symmetrieachse 7 verschiebbarer Kolben 8 eingebracht, der einen Hochdruckraum 9 begrenzt und der starr an einem Kolbengehäuse 10 befestigt ist. Das Kolbengehäuse 10 ist mit einem weiteren Befestigungsauge 1 1 versehen, das direkt oder indirekt mit einer in Figur 1 nicht dargestellten Spannrolle eines Zugmitteltriebs in Verbindung steht. Dazu kann beispielsweise ein Hebel vorgesehen werden, an dem das Befestigungsauge 11 angelenkt ist und der mit seinem einen Ende schwenkbar gelagert ist und dessen freies Ende über eine Spannrolle an einem Zugmitteltrieb anliegt. Das

Kolbengehäuse 10 ragt radial nach innen beabstandet in das Außengehäuse 2 und bildet eine Zentrierung für eine Druckfeder 12, die außerdem mit ihrem gegenüberliegenden Ende an einem Boden 13 des Außengehäuses 2 abgestützt

ist und die für eine Spreizung zwischen den Bauteilen im Kolbengehäuse 10 und Außengehäuse 2 sorgt, d. h. eine Verschiebung des Befestigungsauges 1 1 in Richtung einer die Spannung des Zugmitteltriebs erhöhenden Lage einer Spannrolle. Ein bedingt durch eine Bewegung des Kolbens ausgelöster Hydrau- likfluid-Austausch erfolgt bei einer Kolbenbewegung in Pfeilrichtung über ein im Zylinderboden 14 angeordnetes Einwegventil 15, das ein Nachströmen von Hydraulikfluid aus einem im Hohlraum 4 befindlichen Reservoir 16 ermöglicht. Bei einer Umkehrung der Kolbenbewegung gelangt Hydraulikfluid über einen Leckspalt 17, der sich zwischen der Innenwandung des Zylinders 6 und der Mantelfläche des Kolbens 8 einstellt, vom Hochdruckraum 9 in den Hohlraum 4 und füllt damit das Reservoir 16.

Zur Abdichtung der teilweise ineinanderschiebbaren Bauteile, dem Außen¬ gehäuse 2 und dem Kolbengehäuse 10 ist eine Balgdichtung 18 vorgesehen, die über einen radialen äußeren Abschnitt 19 unter Vorspannung an der Außenwan¬ dung 5 des Außengehäuses 2 anliegt und mit dem radial nach innen gestuften Abschnitt 20 am Kolbengehäuse 10 angeordnet ist. Beide Enden der Balgdich¬ tung 18 weisen eine Haltewulst 21 , 22 auf, die in einer Ringnut 23 des Außen¬ gehäuses 2 bzw. einer Umlaufnut 24 des Kolbengehäuses 10 gehalten ist. Aufgrund der radialen Beabstandung zwischen dem Kolbengehäuse 10 und dem Außengehäuse 2 sowie aufgrund der Ausgestaltung der Balgdichtung 18, d. h. deren Elastizität, legt sich die Balgdichtung im Übergangsbereich zwischen beiden Bauteilen bei einem Einschub des Kolbengehäuses 10 in das Außen¬ gehäuse 2 rollenartig an die entsprechenden Bauteile, wodurch unabhängig von der Stellung des Kolbens 8 und dem damit in Verbindung stehenden Kolbenge¬ häuse 10 eine wirkungsvolle Abdichtung durch die Balgdichtung 18 sicherge¬ stellt ist.

Die Figur 2 zeigt die hydraulische Spannvorrichtung 1 , die im Gegensatz zur Figur 1 die Balgdichtung 18 in einer Position darstellt, die sich bei einem in der hydraulischen Spannvorrichtung 1 einstellenden Überdruck ergibt. Der Aufbau und die Anordnung aller Einzelteile der hydraulischen Spannvorrichtung 1 sind

mit der in Figur 1 abgebildeten Spannvorrichtung 1 identisch, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführung gemäß Figur 1 verwiesen werden kann.

Die in Figur 2 gezeigte Position der Balgdichtung 18 nimmt diese bei einem sich im Hohlraum 4 einstellenden Überdruck ein, der sich ergibt, wenn ein größerer Hub des Kolbens 8 entgegen der Pfeilrichtung erfolgt. Beispielsweise bei einem Zahnriemenwechsel, wenn aufgrund der Federkraftbeaufschlagung des Kolbengehäuses 10 dieses den Kolben 8 und dessen zugehörigen Spannring 25 bis zu einem Anschlag 26 verschiebt und anschließend zur Riemenmontage ein Eindrücken des Kolbens 8 in den Zylinder 6 erfolgt. Diese Einschubbewe¬ gung bewirkt einen Druckanstieg im Hohlraum 4, der ein radiales Ausweichen des Abschnittes 20 der Balgdichtung 18 auslöst. Von dieser Radialbewegung der Balgdichtung 18 ist ebenfalls die Haltewulst 22 betroffen mit der Folge, daß die Dichtwirkung der radialen Dichtfläche 27 aufgehoben ist und die Haltewulst 22 ausschließlich über die axiale Dichtfläche 28 dichtend an einer Seitenwandung 29 der Umlaufnut 24 anliegt. Aufgrund von stirnseitigen Ausnehmungen in der Haltewulst 22 kann in dieser Balgdichtungsposition eine gezielte Überdruck¬ regulierung erfolgen, bei der im Hohlraum 4 eingeschlossene Luft mit einem gegenüber der Atmosphäre erhöhten Druck entweichen kann. Aufgrund der Eigenelastizität und der Vorspannung, mit der die Balgdichtung 18 bzw. der Abschnitt 19 am Kolbengehäuse 10 anliegt, verlagert sich die Balgdichtung 18 nach eine Druckabbau bzw. einer Überdruckregulierung selbsttätig in die in Figur 1 gezeigte Ausgangsstellung. In vorteilhafter Weise kann folglich auch keine Luft bzw. können keine Verunreinigungen in der Neutralsteliung in das Innere der hydraulischen Spannvorrichtung 1 eintreten. In gleicher Weise wird auch aufgrund der beschriebenen Funktionsweise der Balgdichtung 18 ein die Funktion der hydraulischen Spannvorrichtung 1 beeinträchtigender Ölverlust vermieden. Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Ausnehmung 30 in der Halte¬ wulst 21 verfügt die Seitenwandung 29 über Kerben 31 , wobei diese so an- geordnet sind, daß sie mit den Ausnehmungen 30 korrespondieren. Zur Errei¬ chung einer Lageübereinstimmung zwischen den Kerben 31 und der Ausneh¬ mung 30 ist der Abschnitt 20 der Balgdichtung 18 am Kolbengehäuse 10 lagepositioniert. Dazu weist die Haltewulst 22 zumindest einen Ansatz 32 auf,

der in eine zugehörige Bohrung 33 im Kolbengehäuse 10 eingreift. Der Figur 2 sind weiterhin Längsnuten 34 zu entnehmen, die in einer Mantelfläche des Kolbengehäuses 10 bis zu der Umlaufnut 24 reichend angeordnet sind. Die umfangsverteilt angeordneten Längsnuten 34 begünstigen die Druckbeaufschla- gung der Balgdichtung 18 im Abschnitt 19, wodurch dieser Bereich bei einem auftretenden Überdruck weitestgehend gleichmäßig druckbeaufschlagt werden kann und sich so eine gewünschte, schnell wirksame Verlagerung einstellt.

In Figur 3 ist die Balgdichtung 18 als Einzelteil in einem Längsschnitt abgebil- det. Diese Abbildung verdeutlicht unter anderem die geometrische Ausgestal¬ tung der Haltewulst 21 , 22 sowie die unterschiedlichen Wanddicken zwischen dem Abschnitt 19 und dem Abschnitt 20 der Balgdichtung 18. Zur Verbesserung der Abdichtung und der radialen Vorspannung weist der Abschnitt 19 innensei¬ tig eine wellenartig geformte Profilierung 36 auf. Dagegen verfügt der Abschnitt 20 über umfangsverteilt angeordnete Längsnuten 35, die sich über die gesamte Länge des Abschnittes 20 erstrecken und bis zur Haltewulst 22 geführt sind. Weiterhin sind der Figur 3 die weitestgehend halbrundartig geformten Ausneh¬ mungen 30 stirnseitig in der Haltewulst 22 zu entnehmen, die im eingebauten Zustand bei einem auftretenden Überdruck einen Luftaustritt aus dem Hohlraum 4 der Spannvorrichtung 1 ermöglichen.

Die in Figur 4 in einem vergrößerten Maßstab abgebildete Einzelheit X gemäß Figur 3 zeigt insbesondere die Längserstreckung der Ausnehmung 30 sowie die Anordnung der Längsnut 35 am Abschnitt 20 der Balgdichtung 18. Die ver- größerte Darstellung der Einzelheit Y aus ^' Figur 3 ist in Figur 5 abgebildet, aus der die geometrische Querschnittsform der Längsnut 35 entnehmbar ist.

Bezugszeichen

1 Hydr. Spannvorrichtung 20 Abschnitt

2 Außengehäuse 21 Haltewulst

3 Befestigungsauge 22 Haltewulst

4 Hohlraum 23 Ringnut

5 Außen wandung 24 Umlaufnut 6 Zylinder 25 Spannring

7 Symmetrieachse 26 Anschlag

8 Kolben 27 radiale Dichtfläche

9 Hochdruckraum 28 axiale Dichtfläche

10 Kolbengehäuse 29 Seitenwandung 11 Befestigungsauge 30 Ausnehmung

12 Druckfeder 31 Kerben

13 Boden 32 Ansatz

14 Zylinderboden 33 Bohrung

15 Einwegventil 34 Längsnut 16 Reservoir 35 Längsnut

17 Leckspalt 36 Profilierung

18 Balgdichtung

19 Abschnitt