Spannvorrichtung für einen Kettentrieb 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 das Antriebsmoment der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen. Die Steuerkette wird an ihrem Leertrum gespannt, um ihre Funktionalität über die Betriebsdauer gewährleisten zu können. Zu diesem Zweck wird die Steuerkette mittels einer Spannvorrichtung mit einer Kraft beaufschlagt. Die DE 10 201 1 079 184 A1 zeigt eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse bewegbaren Hohlkolben, der gemeinsam mit dem Gehäuse einen Druckraum begrenzt. Innerhalb des Hohlkolbens ist eine Überdruckventil angeordnet, mittels dessen der Druck innerhalb des Druckraums auf einen vorbestimmten Wert begrenzt werden kann. Das Überdruckventil ist eine vormontierbare Baueinheit, die aus einem Ventilgehäuse, einem Ventildeckel, einem Ventilkörper und einer Ventilfeder besteht, wobei das Ventilgehäuse und der Ventildeckel aus Kunststoff hergestellt sind. Das Überdruckventil ist in den Hohlkolben eingepresst. In einigen Anwendungsfällen kann es erforderlich sein, die Beständigkeit der Überdruckventileinheit gegen Kavitationsein- flüsse zu verstärken.

Eine weitere Überdruckventilbaugruppe zeigt die nachveröffentlichte DE 10 2013 225 984 A1 . Offenbart ist ein topfartiges Ventilgehäuse, das mittels einer Presspassung in einer zylindrische Aufnahme eines Kolbens eines hydraulischen Kettenspannvorrich- tung gehalten wird. In eine zentrische Stufenbohrung des Ventilgehäuses ist ein Führungselement eingesetzt, das außenseitige einen geschlossenen Bord bildet, dessen Endbereich in eine Ringnut des Ventilgehäuses eingesetzt ist. Das Führungselement bildet innenseitig einen Ventilsitz mit einer zentrischen Öffnung, die durch eine feder- belastete Ventilplatte verschließbar ist. Zur Festlegung des Führungselements in dem Ventilgehäuse ist ein überstehender Ansatz des Ventilgehäuses radial nach innen umgeformt, wodurch eine Wulst entsteht. Die Wulst ist formschlüssig in eine umlaufende Stufe des Führungselements eingepasst.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Spannvorrichtung zur Verfügung zu stellen, deren vormontierbare Überdruckventileinheit über beständige Eigenschaften verfügt und die zugleich kostengünstig hergestellt und montiert werden kann. 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 Aufgabe gelöst durch eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Gehäuse und mit einem in einer Gehäusebohrung des Gehäuses verschiebbar geführten Spannkolben, der einen Kolbenhohlraum mit zumindest einer gehärteten Innenmanteloberfläche aufweist, wobei der Kolbenhohlraum gemeinsam mit der Gehäusebohrung des Gehäuses einen Druckraum bildet, sowie mit einer im Kolbenhohlraum angeordneten Überdruckventileinheit. Die Überdruckventileinheit ist eine vormontierbare Baueinheit und umfasst eine Feder, einen Schließ- körper und einen Ventilsitz sowie eine den Ventilsitz zumindest teilweise umschließende Aufnahme, wobei der Ventilsitz aus einem metallischen Werkstoff besteht und zumindest über eine wenigstens teilweise gehärtete Oberfläche verfügt, wobei die Aufnahme mit der Innenmantelfläche des Spannkolbens einen Pressverband bildet sowie wobei die Aufnahme mit dem Ventilsitz einen Pressverband bildet.

Eine übermäßige Belastung des Überdruckventils kann zu Materialschäden führen, wodurch die Beständigkeit von dessen Eigenschaften beeinträchtigt wird. Kavitation kann beispielsweise das Material besonders beanspruchen; diese kann am Ventilsitz infolge des schnell abströmenden Hydraulikmittels entstehen. Zur Vermeidung von Materialschäden ist erfindungsgemäß vorgesehen, zumindest die Oberfläche des Ventilsitzes wenigstens teilweise zu härten. Der Ventilsitz kann - ebenso wie der Spannkolben - auch vollständig gehärtet ausgeführt sein. Daraus ergibt sich jedoch ein Spannungsverhältnis zu der zusätzlichen Anforderung, eine kostengünstige Herstellung und Montage der vormontierbaren Überdruckventileinheit zu ermöglichen.

Nach Erkenntnis der Erfindung kann dieses Spannungsverhältnis aufgelöst werden, indem der Ventilsitz von der Aufnahme, die vorzugsweise hülsenförmig oder becherförmig gestaltet ist, zumindest teilweise umschlossen wird und indem die Aufnahme mit der Innenmantelfläche des Spannkolbens einen Pressverband bildet. Ein direkter Kontakt zwischen gehärtetem Ventilsitz und gehärteter Innenmantelfläche des Kolbens wird vermieden.

Dennoch ist das Überdruckventil als Baugruppe vormontierbar und zugleich kostengünstig in der Herstellung. Der Ventilsitz kann etwa einstückig in die Aufnahme eingesetzt werden, wodurch Feder (etwa eine Spiralfeder) und Schließkörper (etwa eine Ventilkugel oder eine Ventilplatte) verliersicher innerhalb der Übderdruckventileinheit gehalten werden. Der Ventilsitz kann zusätzlich an seiner dem Druckraum zugewandten Stirnseite eine Abstützfläche für die Hauptfeder bilden. Die Hauptfeder ist im Druckraum angeordnet und unmittelbar oder mittelbar gegen eine Fläche des Gehäuses einerseits und eine Fläche des Kolbens andererseits abgestützt. Eine besonders günstige Möglichkeit zur Schaffung eines Pressverbandes zwischen dem Kolben und der Überdruckventileinheit wird geschaffen, indem die Aufnahme aus einem Kunststoff oder aus einem metallischen, nicht gehärteten Werkstoff besteht.

In einer überaus günstigen Ausführung mit Blick auf die Fertigungskosten ist der Spannkolben als Umformteil gefertigt. Ein Vorteil diese Ausführungsform besteht darin, dass die Innenmantelfläche des Spannkolbens nach dessen umformtechnischen Fertigung keiner Nachbearbeitung bedarf. Insbesondere ist keine spangebende Bearbeitung der Innenmantelfläche des vorzugsweise als Tiefzieh- oder Fließpressteil ausgeführten Spannkolbens erforderlich: Die Einführung einer Aufnahme mit nicht ge- härteter Oberfläche erlaubt lockere Toleranzen - trotz Bildung eines Pressverbandes zwischen Bauteilen, die eine gehärtete Oberfläche aufweisen. Die Fertigungskosten der Spannvorrichtung werden vermindert. In einer Konkretisierung ist der Spannkolben als Fließpressteil gefertigt. Einen besonders günstigen Aufbau mit Blick auf die Herstellungskosten ermöglicht eine Ausführungsform, in der die Enden der Überdruckventileinheit ein zu- und ein ab- laufseitiges Ende definieren, wobei die Aufnahme am ablaufseitigen Ende eine Aus- nehmung und eine Fläche zu der Abstützung der Feder zeigt und wobei die Aufnahme über das zulaufseitige Ende den Ventilsitz aufnimmt. Auf diese Weise kann die Anzahl der erforderlichen Bauteile vermindert werden. Die Überdruckventileinheit kann unter ansonsten baugleicher Gestaltung an dem jeweiligen Anwendungsfall ausgerichtet werden, indem die Eigenschaften der Feder an die gestellten Anforderungen ange- passt werden. Die Federkraft entscheidet über den vordefinierten Druck, auf den die Druckkammer begrenzt wird. In einer Konkretisierung weist der Ventilsitz am zulauf- seitigen Ende eine Ausnehmung auf sowie eine Dichtfläche für den Schließkörper.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Pressverbandes sieht vor, dass die Aufnahme entlang ihres Umfangs eine sich radial nach innen, radial nach außen oder in beide Richtungen erstreckende Profilierung aufweist. Der Vorteil dieser beispielsweise wellenartigen Kontur besteht darin, dass Schwankungen des Abmaßes ausgeglichen werden können, die sich insbesondere aus dem Verzicht auf eine Nachbearbeitung ergeben können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform findet die Spannvorrichtung Verwendung in einem Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit einem Antriebskettenrad und mit einem Abtriebskettenrad sowie mit einer Steuerkette, wobei die Steuerkette das Antriebskettenrad und das (mindestens eine) Abtriebskettenrad koppelt und wobei die Steuerkette mittels einer Spannvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche gespannt wird. Plötzlich auftretendes Straffen des Leertrums kann zu einer übermäßigen Belastung der Steuerkette führen. Besondere Vorteile der Ausführungsform äußern sich darin, dass die Spannvorrichtung negative Auswirkungen eines plötzlichen Straffens vermindert und in ihren Eigenschaften ein über die Lebensdauer beständiges Verhalten zeigt. 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 hydraulische Spannvorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Überdruckventileinheit aus Fig. 1 ; Fig. 3 zeigt eine zweite, nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform einer

Überdruckventileinheit.

In Fig. 1 ist eine hydraulische Spannvorrichtung 1 für einen Kettentrieb eines Verbrennungsmotors in einem Längsschnitt gezeigt. Ein Kettentrieb umfasst ein mit der Kurbelwelle verbundenes Antriebskettenrad, ein mit einer Nockenwelle verbundenes Abtriebskettenrad sowie eine Steuerkette, die das Antriebskettenrad mit dem Abtriebs- kettenrad verbindet (nicht gezeigt). Über das Zugtrum der Antriebssteuerkette wird das Antriebsmoment der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen. Die Steuerkette wird an ihrem Leertrum gespannt, um ihre Funktionalität über die Betriebsdauer gewährleisten zu können. Zu diesem Zweck wird die Steuerkette mittels der Spannvorrichtung mit einer Spannkraft beaufschlagt.

Die hydraulische Spannvorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 2 und einem

Spannkolben 3, der in einer Gehäusebohrung 4 des Gehäuses 2 axial verschiebbar geführt ist. Der Spannkolben 3 ist mit einem Kolbenhohlraum 5 gestaltet, der zusammen mit der Gehäusebohrung des Gehäuses einen Druckraum 6 bildet. An dem Ende des Gehäuses 2, das der Öffnung zu der Aufnahme des Spannkolbens 3 gegenüberliegt, ist eine Ausnehmung 7 angeordnet. Über die Ausnehmung 7 erfolgt der Zulauf von Hydraulikmittel in den Druckraum. An dem Ende des Spannkolbens 3, das von dem Gehäuse 2 entfernt liegt, ist eine weitere Ausnehmung 8 angeordnet, über die ein Teil des Hydraulikmittels ablaufen kann. Die Enden bilden das zulaufseitige und das ablaufseitige Ende 9, 10 der Spannvorrichtung.

Am zulaufseitigen Ende 9 der Spannvorrichtung 1 ist innerhalb des Druckraumes 6 ein Rückschlagventil 1 1 angeordnet, das den Hydraulikmittelstrom in Zulaufrichtung freigibt und den Ablauf aus dem Druckraum 6 verhindert. Am ablaufseitigen Ende 10 der Spannvorrichtung ist innerhalb des Kolbenhohlraumes 5 eine Überdruckventileinheit 12 angeordnet. Die Überdruckventileinheit bildet mit der gehärteten Innenmantelfläche des Spannkolbens 3 einen Pressverband, wobei der Spannkolben als Fließpressteil gestaltet ist. Die Überdruckventileinheit umfasst ferner einen Sitz 13 für eine Hauptfe- der 14, deren Vorspannkraft einerseits auf das Gehäuse 2 wirkt, das fest mit einem Bauteil des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) verbunden ist, und deren Vorspannkraft andererseits auf den Spannkolben 3 wirkt, dessen ablaufseitiges Ende an einer Spannschiene eines Kettentriebes anliegt (nicht gezeigt). Derartige Spannvorrichtungen 1 für den Kettentrieb eines Verbrennungsmotors finden zu dem Zweck Einsatz, die Steuerkette (nicht gezeigt) zu spannen und auftretende Schwingungen im Kettentrieb zu dämpfen. Aus diesem Grund bilden die Gehäusebohrung 4 des Gehäuses 2 und der Kolbenhohlraum 5 des Spannkolbens 3 den Druckraum 6 aus, der im Betrieb des Kettentriebs mit Hydraulikmittel gefüllt ist. Das Hydrau- likmittel wird in der Regel als Motoröl von dem allgemeinen Hydraulikmittelkreislauf zur Verfügung gestellt. Ein träges Ansprechverhalten bei dynamischer Belastung bildet die Kehrseite der hydraulischen Dämpfung. Plötzlich auftretendes Straffen des Leertrums kann daher zu einer übermäßigen Belastung der Steuerkette führen. Die Überdruckventileinheit 12 schwächt den beschriebenen Effekt ab und dient zugleich der Entlüftung.

In Fig. 2 ist die Überdruckventileinheit 12 aus Fig. 1 im Längsschnitt als erste Ausführungsform gezeigt. Die Überdruckventileinheit besteht aus einer Aufnahme 15, die einen Ventilsitz 16, eine Ventilplatte 17 als Schließkörper und eine Feder 18 aufnimmt; auf diese Weise wird eine vormontierbare Baueinheit gebildet. Die Überdruckventileinheit zeigt eine Ausnehmung 19 am Ventilsitz 16 und eine weitere Ausnehmung 20 an der Aufnahme 15, wodurch ein zulaufseitiges Ende und ein ablaufseitiges Ende 21 , 22 der Überdruckventileinheit definiert werden. Am ablaufseitigen Ende 22 bildet die Aufnahme 15 einen Federsitz 23, gegen den sich die Feder 18 abstützt. Die Feder beaufschlagt die Ventilplatte 17 mit einer Vorspannkraft, so dass sich die Ventilplatte gegen eine Dichtfläche 24 des Ventilsitzes 16 abstützt; die Ausnehmung 19 am Ventilsitz wird auf diese Weise verschlossen und nur in einem Betriebszustand freigegeben, in dem der Druck im Druckraum einen vordefinierten Wert überschreitet. Der Ventilsitz 16 besteht aus einem metallischen Werkstoff und verfügt über eine gehärtete Oberfläche. Der Ventilsitz wird am zulaufseitigen Ende 21 von der Aufnahme 15 aufgenommen, stützt sich am ablaufseitigen Ende 22 gegen die Aufnahme ab und wird von dieser nach seiner Aufnahme nahezu vollständig umgeben. Die Aufnahme 15 besteht aus einem metallischen, nicht gehärteten Werkstoff und bildet mit der Innenmantelfläche des Spannkolbens 3 einen Pressverband. Die Aufnahme 15 zeigt entlang ihres Umfangs eine sich radial nach innen und eine sich radial nach außen erstreckende Profilierung 25, mit der die Bildung eines Pressverbandes unterstützt wird.

Eine zweite, nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform einer Überdruckventileinheit 12 ist in Fig. 3 im Längsschnitt dargestellt. Der Ventilsitz 16 ist in der gezeigten Ausführungsform von der Aufnahme 26 vollständig umgeben. Am zulaufseitigen Ende 21 der Überdruckventileinheit sind Aufnahme 26 und Ventilsitz 16 verbördelt. Die Aufnahme 26 zeigt entlang ihres Umfangs eine sich radial nach außen erstreckende Profilierung 27, mit der die Bildung eines Pressverbandes mit der Innenmantelfläche des Spannkolbens 3 unterstützt wird.

Bezugszeichenliste

1 Spannvorrichtung

2 Gehäuse

3 Spannkolben

4 Gehäusebohrung

5 Kolbenhohlraum

6 Druckraum

7 Ausnehmung

8 Ausnehmung

9 zulaufseitiges Ende der Spannvorrichtung

10 ablaufseitiges Ende der Spannvorrichtung

1 1 Rückschlagventil

12 Überdruckventileinheit

13 Sitz für eine Hauptfeder

14 Hauptfeder

15 Aufnahme

16 Ventilsitz

17 Ventilplatte

18 Feder

19 Ausnehmung

20 Ausnehmung

21 zulaufseitiges Ende der Überdruckventileinheit

22 ablaufseitiges Ende der Überdruckventileinheit

23 Federsitz

24 Dichtfläche

25 Profilierung der Aufnahme 15

26 Aufnahme einer zweiten Ausführungsform

27 Profilierung der Aufnahme 26