Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors. Kettentriebe umfassen im Allgemeinen ein mit der Kurbelwelle verbundenes Antriebskettenrad, ein mit einer Nockenwelle verbundenes

Abtriebskettenrad sowie eine Steuerkette, die das Antriebskettenrad mit dem

Abtriebskettenrad verbindet. Über das Zugtrum der Antriebssteuerkette wird ein Antriebsmoment der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen. Die Steuerkette wird an ihrem Leertrum gespannt, um ihre Funktionalität über die Betriebsdauer gewähr- leisten zu können. Zu diesem Zweck wird die Steuerkette mittels einer Spannvorrichtung mit einer Kraft beaufschlagt.

Eine derartige hydraulische Spannvorrichtung offenbart die US 2015/ 0 024 887 A1 . Gezeigt ist ein Gehäuse einer Spannvorrichtung, in das eine Hülse eingesetzt ist. In der Hülse ist ein Spannkolben verschiebbar geführt. Der Spannkolben weist einen Kolbenhohlraum auf, wobei der Kolbenhohlraum gemeinsam mit der Hülse einen Hochdruckraum bildet, der über einen mittels eines Rückschlagventils abgesicherten Zulaufdurchgang mit einem Zulaufanschluss in Verbindung steht. Zwischen Zulaufanschluss und Zulaufdurchgang ist ein Niedrigdruckraum gebildet, in dem ein Druckre- gelkolben angeordnet ist.

Der Druckregelkolben ist derart innerhalb des Gehäuses angeordnet, dass die Achsen des Druckregelkolbens und des Spannkolbens senkrecht zueinander stehen. Der offenbarte Druckregelkolben zeigt darüber hinaus an seiner Außenmantelfläche einen von Steuerkanten eingeschlossenen Steuerkanal, der je nach Stellung des Druckregelkolbens einen Zulaufkanal zum Niedrigdruckraum freigibt oder verschließt. Der Druckregel kolben bildet somit einen Teil des vom Zulaufanschluss zum Zulaufdurchgang verlaufenden Hydraulikmittelpfad. Die Anordnung der Bauteile der Spannvorrichtung ist nachteilig hinsichtlich des beanspruchten Bauraums.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Spannvorrichtung bereitzustellen, die hinsichtlich ihres Bauraumbedarfs optimiert ist. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 , vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Demnach wird die Aufga- be gelöst durch eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors mit einer Spannkolbenaufnahme und mit einem in der Spannkolbenaufnahme verschiebbar geführten Spannkolben, der einen Kolbenhohlraum aufweist, wobei der Kolbenhohlraum gemeinsam mit der Spannkolbenaufnahme einen Hochdruckraum bildet, der über einen mittels eines Rückschlagventils abgesicherten Zulaufdurchgang mit einem Zulaufanschluss verbindbar ist, und mit einem zwischen Zulaufanschluss und Zulaufdurchgang gebildeten Niedrigdruckraum sowie mit einem im Niedrigdruckraum angeordneten Ausgleichskolben. Der Ausgleichskolben ist im Wesentlichen parallel zum durch den Niedrigdruckraum verlaufenden Hydraulikmittelpfad zwischen Zulaufanschluss und Zulaufdurchgang angeordnet.

Die vorgeschlagenen hydraulische Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Ausgleichskolben den Druck in der Niedrigdruckkammer unmittelbar regelt und den Druck in der Hochdruckkammer mittelbar regelt, wobei der Druck in der Niedrigdruckkammer passiv mittels des Ausgleichskolbens geregelt wird. Der Ausgleichskol- ben ist im Wesentlichen parallel zum durch den Niedrigdruckraum verlaufenden Hydraul i km ittel pfad zwischen Zulaufanschluss und Zulaufdurchgang angeordnet. Parallel Anordnung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Ausgleichskolben den Hyd- raulikmittelfluss im Wesentlichen nicht drosselt oder dass der Ausgleichskolben den Hydrauli km ittel pfad nicht sperren kann. Treten Druckspitzen in der Zulaufleitung ein, die über den Zulaufanschluss in den Niedrigdruckraum übergehen, kann mittels des Ausgleichskolbens das Aufnahmevolumen im Niedrigdruckraum vergrößert werden; Druckspitzen können vor einem Übergang in den Hochdruckraum abgebaut werden. Darüber hinaus kann der Ausgleichskolben dazu dienen, das in der Niedrigdruckkammer befindliche Öl in den Hochdruckraum zu drücken (in diesem und auch in an- deren Betriebszuständen ist der Druck in der Niedrigdruckkammer größer als in der Hochdruckkammer). Der Ausgleichskolben kann die Spannvorrichtung somit in der Nachsaugphase unterstützen. Im Niedrigdruckbereich soll demnach Öl über den Aus- gleichskolben in den Hochdruckraum gedrückt werden. Darüber hinaus soll die Ölversorgung auch bei hohen Frequenzen unterstützt werden. Die Ölversorgung soll insgesamt gleichmäßiger erfolgen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Ausgleichskolben in einer Ausgleichskolbenaufnahme verschiebbar geführt ist, wobei der Ausgleichkolben den Niedrigdruckraum gegenüber einem Referenzdruckraum abgrenzt. Der Referenzdruckraum kann bevorzugt, beispielsweise über ein Öffnung am Referenzdruckraum, mit der Umgebung in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Abstim- mung der Regelungscharakteristik erfolgen. Der Ausgleichskolben kann koaxial, achsparallel oder um einen Winkel versetzt zur Achse des Spannkolbens ausgerichtet sein, beispielsweise auch senkrecht zur Spannkolbenachse.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform ist der Ausgleichskolben mit- tels einer Feder gegen den Niedrigdruckraum vorgespannt ist. Vorzugsweise ist der Ausgleichskolben koaxial oder achsparallel zum Spannkolben angeordnet. Die Vorspannung mittels einer Feder ist eine bevorzugte Ausführung, die eine passive Regelung des Ausgleichskolbens ermöglicht. In einer hinsichtlich des erforderlichen Bauraums besonders vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform spannt die Feder den Ausgleichskolben gegen eine Anschlagfläche vor, wobei die Anschlagfläche die dem Niedrigdruckraum zugewandte Öffnung des Zulaufdurchgangs zumindest zum Teil umgibt. In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Spannkolbenaufnahme der hydraulischen Spannvorrichtung ein Gehäuse und eine in einer Gehäusebohrung (bzw. in einem zylindrischen Gehäusehohlraum) angeordnete Hülse, wobei der Spannkolben in der Hülse verschiebbar geführt ist. Die Ausführungsform ermöglicht Vorteile hinsichtlich der Fertigung wie beispielsweise der Bearbeitung von an den Spannkolben an- grenzender Flächen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform weist die Hülse der hydraulischen Spannvorrichtung einen rohrförmigen Abschnitt und einen Boden auf, wobei der Zulaufdurchgang am Boden angeordnet ist und wobei die Ausgleichskolbenaufnahme am Gehäuse angeordnet ist; die Anschlagfläche ist an der dem Niedrigdruckraum zu- gewandten Seite des Bodens der Hülse angeordnet. Bereitgestellt wird somit eine hydraulische Spannvorrichtung, die besondere Vorteile in der Fertigung aufweist. Die Ausgleichskolbenaufnahme kann beispielsweise konzentrisch zu der

Gehäusebohrung angeordnet werden, wodurch besondere Vorteile in der Fertigung erzielt werden können.

Alternativ ist der Spannkolben unmittelbar in einem zylindrischen Gehäusehohlraum geführt. Die Anschlagfläche ist an der dem Niedrigdruckraum zugewandten Seite eines Rückschlagventils angeordnet, das den Hochdruckraum gegenüber dem Niedrigdruckraum begrenzt.

Als hinsichtlich des beanspruchten Bauraums besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform der hydraulischen Spannvorrichtung mit einem Ausgleichskolben, der in axialer Richtung einen dem Niedrigdruckraum zugewandten ersten Abschnitt und einen dem Niedrigdruckraum abgewandten zweiten Abschnitt aufweist, wobei die Stirnfläche des ersten Abschnitts mit einer den Zulaufdurchgang zumindest zum Teil umgebenden Anschlagfläche in Anlage gebracht werden kann (Anlagebereich) und wobei der Anlagebereich den Zulaufdurchgang nicht vollständig umgibt. Trotz platzsparender Anlage des Ausgleichskolbens an der Anschlagfläche wird sichergestellt, dass der Hydraulikmittelpfad zwischen Zulaufanschluss und Zulaufdurchgang nicht unterbrochen wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform steht der Niedrigdruckraum im Bereich der Ausgleichskolbenaufnahme über eine radiale Zulaufleitung mit dem Zulaufanschluss in Verbindung, wobei die radiale Zulaufleitung im Wesentlichen im Bereich des ersten Abschnitts des Ausgleichskolbens in den Niedrigdruckraum mündet und wobei die Außenmantelfläche des Ausgleichskolbens im ersten Abschnitt nicht in Kontakt mit der Innenmantelfläche der Ausgleichskolbenaufnahme steht, ent- weder indem der erste Abschnitt - bei im Wesentlichen konstant bleibendem Innendurchmesser der Ausgleichskolbenaufnahme - zumindest in einem Teilbereich entlang des Umfangs einen geringeren Durchmesser aufweist als der zweite Abschnitt, oder indem die Ausgleichskolbenaufnahme in einem axialen Bereich des ersten Ab- Schnitts zumindest in einem Teilbereich entlang des Umfangs einen größeren Durchmesser aufweist als in einem axialen Bereich des zweiten Abschnitts. Bereitgestellt wird somit eine bauraumsparende und unaufwendig herzustellende hydraulische Spannvorrichtung mit einem Ausgleichskolben, der bei Anlage an der Anschlagfläche - also in einem nicht hydraulisch aktuiertem Zustand - den Hydraulikmittelpfad zum Zulaufdurchgang nicht sperrt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Ausgleichskolben an seiner dem Niedrigdruckraum zugewandten Stirnfläche eine Vertiefung auf, die zumindest an einer Stelle zur Außenmantelfläche des Ausgleichskolbens offen gestaltet ist. Auf diese Weise kann unaufwendig eine Versorgung des Hochdruckraums mit Hydraulikmittel sichergestellt werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform ist die Vertiefung eine Nut.

Bevorzugt wird die hydraulische Spannvorrichtung in einem Kettentrieb für einen Ver- brennungsmotor mit einem Antriebskettenrad und mit einem Abtriebskettenrad sowie mit einer Steuerkette eingesetzt, wobei die Steuerkette das Antriebskettenrad und das Abtriebskettenrad koppelt und wobei die Steuerkette mittels einer an einem Spannarm anliegenden hydraulischen Spannvorrichtung gemäß einer der vorangegangen beschriebenen Ausführungsformen gespannt wird.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die Zeichnungen genommen wird. Funktionsgleiche Elemente der erläuterten Ausführungsformen werden mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer hydraulische Spannvorrichtung im

Längsschnitt; Fig. 2 zeigt eine weitere Perspektive eines Ausgleichskolbens der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Ausgleichskolbens;

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der hydraulischen Spannvorrichtung;

Fig. 5 zeigt die prinzipielle Funktionsweise eines Kettentriebs.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer hydraulischen Spannvorrichtung 1 im Längsschnitt gezeigt. Die hydraulische Spannvorrichtung besteht aus einer Spannkolbenaufnahme 2, die sich aus einem Gehäuse 3 und einer in einer Bohrung des Gehäuses angeordneten Hülse 4 zusammensetzt, sowie einem Spannkolben 5. Der Spannkolben 5 ist in der Spannkolbenaufnahme 2 axial verschiebbar geführt und mit einem Kolbenhohlraum 6 gestaltet. Der Kolbenhohlraum 6 bildet zusammen mit der Hülse 4 der Spannkolbenaufnahme 2 einen Hochdruckraum 7. An dem Ende der Hülse, das der Öffnung zu der Aufnahme des Spannkolbens 5 gegenüberliegt, ist eine Ausneh- mung angeordnet. Über die Ausnehmung erfolgt der Zulauf von Hydraulikmittel in den Hochdruckraum 7 über eine Zulaufdurchgang 8.

An dem dem Hochdruckraum 7 zugewandten Ende des Zulaufdurchgangs 8 ist ein Rückschlagventil 9 angeordnet, das den Hydraulikmittelstrom in Zulaufrichtung freigibt und den Ablauf aus dem Hochdruckraum 7 verhindert. Das Rückschlagventil 9 um- fasst einen Sitz für eine Hauptfeder 10, deren Vorspannkraft einerseits auf die Hülse 4 wirkt und andererseits auf den Spannkolben 5, dessen dem Hochdruckraum 7 abgewandte Ende an einer Spannschiene 29 eines Kettentriebes anliegt (siehe Fig. 4). Derartige Spannvorrichtungen für den Kettentrieb eines Verbrennungsmotors finden zu dem Zweck Einsatz, die Steuerkette 25 zu spannen und auftretende Schwingungen im Kettentrieb zu dämpfen. Aus diesem Grund bilden die Hülse 4 und der Kolbenhohlraum 6 des Spannkolbens den Hochdruckraum 7 aus, der im Betrieb des Kettentriebs mit Hydraulikmittel gefüllt ist. Das Hydraulikmittel wird in der Regel als Motoröl von dem allgemeinen Hydraulikmittelkreislauf zur Verfügung gestellt. Dem Hochdruckraum 7 vorgelagert ist im Gehäuse 3 ein Niedrigdruckraum 1 1 angeordnet, der zwischen einem gehäuseseitigen, radial zur Spannkolbenachse verlaufenden Zulaufanschluss 12 und dem Zulaufdurchgang 8 gebildet ist. Der Niedrigdruckraum 1 1 enthält einen Ausgleichskolben 13, der im Wesentlichen parallel zum durch den Niedrigdruckraum 1 1 verlaufenden Druckmittel pfad zwischen Zulaufanschluss 12 und Zulaufdurchgang 8 angeordnet ist.

Der Ausgleichskolben 13 ist in einer Ausgleichskolbenaufnahme 14 des Gehäuses 3 verschiebbar geführt und grenzt den Niedrigdruckraum 1 1 gegen einen Referenz- druckraum 15 ab. Der Referenzdruckraum steht über eine Bohrung 16 mit der Umgebung in Verbindung, sodass der Umgebungsdruck als Referenzdruck dient. Der Ausgleichskolben 13 ist mittels einer Feder 17 gegen eine Anschlagfläche 18 vorgespannt. Die Anschlagfläche umgibt die dem Niedrigdruckraum 1 1 zugewandte Öffnung des Zulaufdurchgangs 8, der am Boden der Hülse 4 angeordnet ist.

Der Ausgleichskolben 13 weist in axialer Richtung einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt dem Niedrigdruckraum 1 1 zugewandt ist und der zweite Abschnitt dem Niedrigdruckraum abgewandt ist. Der Niedrigdruckraum steht im Bereich der Ausgleichskolbenaufnahme 14 über eine radiale Zulaufleitung 19 mit dem Zulaufanschluss 12 in Verbindung, wobei die radiale Zulaufleitung 19 im Bereich des ersten Abschnitts des Ausgleichskolbens in den Niedrigdruckraum 1 1 mündet.

Die Außenmantelfläche des Ausgleichskolbens 13 steht im ersten Abschnitt nicht in Kontakt mit der Innenmantelfläche der Ausgleichskolbenaufnahme 14, indem der ers- te Abschnitt entlang des Umfangs einen geringeren Durchmesser aufweist als der zweite Abschnitt. Der Ausgleichskolben 13 weist darüber hinaus an seiner dem Niedrigdruckraum 1 1 zugewandten Stirnfläche eine Vertiefung auf, die als Nut 20 ausgeführt ist und an zwei Stellen zur Außenmantelfläche des Ausgleichskolbens 13 offen gestaltet ist.

Die Stirnfläche des ersten Abschnitts kann somit, wie in Fig. 1 dargestellt, mit der den Zulaufdurchgang 8 umgebenden Anschlagfläche 18 in Anlage gebracht werden. Der somit definierte Anlagebereich umgibt aufgrund der Nut 20 an der dem Niedrigdruckraum 1 1 zugewandten Stirnfläche des Ausgleichskolbens 13 den Zulaufdurchgang 8 nicht vollständig; einem Hydraulikmittelstrom wird somit ermöglicht, trotz des in Anlage befindlichem Ausgleichskolbens 13 über den Zulaufdurchgang 8 in den Hochdruck- räum 7 zu gelangen.

In Fig. 2 ist eine weitere Perspektive des Ausgleichskolbens 13 dargestellt. Gezeigt ist ein Längsschnitt durch die an der Stirnfläche des Ausgleichskolbens 13 angeordnete Nut 20. Eine alternative Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Gezeigt ist ein Aus- gleichskolben 13a mit einem Durchmesser, der über die gesamte Länge konstant bleibt und im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Ausgleichskolbenaufnahme 14 angepasst ist. An einer Stelle des Innenumfang der Ausgleichskolbenaufnahme 14 ist eine Nut 21 angeordnet, die gemeinsam mit der Außenmantelfläche des Ausgleichskolbens 13a einen Kanal bildet und somit eine Hydraulikmittelpfad zwischen Zulaufanschluss 12 und Zulaufdurchgang 8 freigibt, der über eine Aussparung 22 am Boden der Hülse 4 verläuft.

Die Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der hydraulischen Spannvorrichtung 1 . Die gezeigte Spannvorrichtung 1 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen darin, dass der Spannkolben 5 unmittelbar in einem zylindrischen Gehäusehohlraum 30 geführt ist. Die Anschlagfläche 18 für den Ausgleichskolben 13 ist an der dem Niedrigdruckraum 1 1 zugewandten Seite des Rückschlagventils 9 angeordnet, das den Hochdruckraum 7 gegenüber dem Niedrigdruckraum 1 1 begrenzt.

In Fig. 5 ist ein Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit seinen wesentlichen Komponenten im Prinzip dargestellt. Ein Kettentrieb umfasst ein mit der Kurbelwelle verbundenes Antriebskettenrad 23, zwei mit jeweils einer Nockenwelle verbundene Abtriebskettenräder 24 sowie eine Steuerkette 25, die das Antriebskettenrad 23 mit den Abtriebskettenrädern 24 verbindet. Über das Zugtrum 26 der Steuerkette 25 wird ein Antriebsmoment der Kurbelwelle auf die Nockenwellen übertragen. Am Zugtrum 26 wird die Steuerkette mittels einer Führungsschiene 27 geführt. Die Steuerkette 25 wird an ihrem Leertrum 28 gespannt, um ihre Funktionalität über die Betriebsdauer gewährleisten zu können. Zu diesem Zweck wird die Steuerkette 25 mittels einer Spannvorrichtung 1 und eines Spannarms 29 mit einer Spannkraft beaufschlagt. Hydraulische Spannvorrichtungen gemäß der beschrieben Ausführungsform gewährleisten darüber hinaus eine Dämpfung des Kettentriebs.

Bezugszeichenliste

Spannvorrichtung

Spannkolbenaufnahme

Gehäuse

Hülse

Spannkolben

Kolbenhohlraum

Hockdruckraum

Zulaufdurchgang

Rückschlagventil

Hauptfeder

Niedrigdruckraum

Zulaufanschluss

Ausgleichskolben

Ausgleichskolbenaufnahme

Referenzdruckraum

Bohrung

Feder

Anschlagfläche

Zulaufleitung

Nut

Nut

Aussparung

Antriebskettenrad

Abtriebskettenrad

Steuerkette

Zugtrum

Führungsschiene

Leertrum

Spannarm Ňehäusehohlraum