Bezeichnung der Erfindung

Spannsystem

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannsystem für ein insbesondere als Kette ausgebildetes Zugmittel von Zugmitteltrieben einer Brennkraftmaschine. Das Spannsystem umfasst ein ortsfest, an einer Brennkraftmaschine befestigtes, einen Zylinder bildendes Gehäuse, in dem ein Kolben geführt ist, welcher von einem Federmittel sowie einem Hydraulikfluid beaufschlagt wird. Dabei besteht der Kolben mittelbar oder unmittelbar mit einer an einem Zugmittel geführten Spannschiene in einer Wirkverbindung. Das Hydraulikfluid zur Beaufschlagung des Kolbens wird über eine Zuführöffnung in das Gehäuse eingeleitet, wobei eine Teilmenge des Hydraulikfluids zur Schmierung des Zugmitteltriebs genutzt werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Spannsysteme werden eingesetzt, um eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels sowie einen schwingungsfreien Antrieb zu gewähren. Be- kannte Spannsysteme umfassen einen in einem Gehäuse geführten und aus diesem austretenden Kolben, der mit einem Spannhebel bzw. einer Spannschiene in Wirkverbindung steht, welcher schwenkbar an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Spannsystem bewirkt einen kraftschlüssigen Gleitkontakt des Spannhebels bzw. der Spannschiene an dem Zugmittel. Der Aufbau sieht vor, dass, auf der vom Zugmittel gegenüberliegenden Seite das Spannsystems der Spannschiene zugeordnet ist. Bevorzugt ist die Spannschiene in Verbindung mit dem Spannsystem dem Zugmittel im Bereich des Leerdrum zugerordnet.

Beispielhaft zeigt die DE 36 09 579 A1 einen Zugmitteltrieb für eine Brennkraftmaschine, bei dem das als Steuerkette ausgebildete Zugmittel über eine Spannschiene vorgespannt wird. Im Bereich einer Lagerstelle der Spannschie- ne weist diese versetzt zueinander angeordnete Bohrungen auf, über die im Betriebszustand ein Schmiermittel der Steuerkette gezielt zugeführt wird. Nachteilig erfordert diese Zugmitteischmierung einen hohen Durchfluss des Schmiermittels, damit gleichzeitig alle Sprühbohrungen ausreichend Schmierstoff der Steuerkette zuführen.

Aus der DE 36 39 389 A1 ist ein Kettentrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt bei dem die Kette über ein hydraulisch betätigtes Spannsystem vorgespannt wird. Der Aufbau dieses bekannten Spannsystems umfasst ein mit Hydraulikfluid gefülltes Gehäuse, in dem ein hohlzylindrisch ausgebildeter und federkraftbeaufschlagter Kolben verschiebbar geführt ist. Im Einbauzustand stützt sich der Kolben unmittelbar an einer dem Leerdrum des Zugmitteltriebs zugeordneten Spannschiene ab. Im Abstützbereich des Kolbens an der Spannschiene weist diese eine Bohrung auf, die so dimensioniert ist, dass eine Spritzölmenge durch die Spannschiene unmittelbar auf die Außenkontur des Zugmittels geleitet wird. Diese Maßnahme dient dazu, mittels einer gezielten Schmierung, die Reibung zwischen dem Zugmittel und der Spannschiene zu verringern. Diese Maße erfordert die Ausbildung eines speziellen Zylindergehäuses sowie eine entsprechend angepasste Spannschiene.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Nachteile der bekannten Lösungen berücksichtigend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch eine kostengünstige Maßnahme ein Spannsys- tem mit einem Innendruck zu realisieren, mit dem die Vorspannung des Zugmittels reduziert werden kann.

Diese Problemstellung wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 da-

durch gelöst, dass im Betriebszustand das Hydraulikfluid über eine als Drossel ausgeführte Zuführbohrung in einen Vorratsraum des Gehäuses gelangt und von dort über eine Spritzdüse eine Teilmenge dem Zugmitteltrieb, insbesondere dem Zugmittel zugeführt wird. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann der Druck des Hydraulikfluids zur Versorgung, d.h. Beaufschlagung des Spannsystems auf ein vorteilhaft niedriges Druckniveau reduziert werden. Dadurch ist die Funktion des Spannsystems weitestgehend unabhängig von dem Druckniveau der Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine. Die bewusste Senkung des Drucks von dem Hydraulikfluid, durch eine entsprechende Ausgestal- tung der Zuführbohrung als Drossel nimmt weiterhin keinen negativen Einfluß auf die Funktion des auch als Einwegventil zu bezeichnenden Hydraulikelementes zwischen dem Vorratsraum und dem Druckraum innerhalb des Gehäuses. Selbst bei einem niedrigen Versorgungsdruck ist die Funktion des Hydraulikelementes und damit die Druckbeaufschlagung des Kolbens sichergestellt. Der reduzierte Druck des Hydraulikfluids, der gleichzeitig die Vorspannung und folglich den Verschleiß des Zugmittels verringert, begünstigt vorteilhaft außerdem das Geräuschniveau.

Der Druck des Hydraulikfluids steht unmittelbar mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine im Zusammenhang und ist somit abhängig, insbesondere von der Drehzahl und der Temperatur. Bei herkömmlichen Spannsystemen stellt sich im Betriebszustand ein Druckniveau des Hydraulikfluids ein, dass deutlich größer ist als der für die Funktion des Hydraulikelementes erforderliche Druck. Ein hoher Druck des Hydraulikfluids vergrößert die Vorspannung des Spannsystems, verbunden mit den Nachteilen einer erhöhten Reibung zwischen der Spannschiene und dem Zugmittel sowie einem vergrößerten Verschleiß. Außerdem nimmt ein hoher Druck einen negativen Einfluss auf das Geräuschverhalten des Zugmitteltriebs. Alle zuvor genannten negativen Einflüsse werden durch die Erfindung weitestgehend eliminiert, indem das Spann- System mit einem konstant niedrigen Druck des Hydraulikfluids beaufschlagt wird. Vorteilhaft ist die Zuführöffnung für das Hydraulikfluid in den Vorratsraum des Gehäuses unmittelbar als Drossel ausgebildet, wobei der Querschnitt so gewählt ist, dass sich der gewünschte bzw. erforderliche Druck selbsttätig ein-

stellt.

Gemäß Anspruch 1 ist unmittelbar in die Wandung des Gehäuses des Spannsystems eine als Spritzdüse ausgebildete öffnung eingebracht, über die gezielt eine Teilmenge des Hydraulikfluids zur Beaufschlagung des Zugmitteltriebs genutzt wird. Bevorzugt wird das Hydraulikfluid über die Spritzdüse auf das als Kette ausgebildete Zugmittel geleitet. Diese gezielte Schmierung des Zugmittels bewirkt einen optimalen Reibwert beispielsweise zwischen der Kette und der Schiene. In vorteilhafter Weise ist zur Darstellung der Drossel sowie der Spritz- düse kein separates Bauteil erforderlich. Mittels einer mechanischen Bearbeitung, kann sowohl die als Drossel ausgebildete Zuführöffnung als auch die Spritzdüse realisiert werden. Diese Maßnahmen sind kostengünstig umsetzbar, beispielsweise bei der Herstellung des Gehäuses, erfordern keinerlei Zusatzbauteile und nehmen keinen nachteiligen Einfluss auf die Montage und den bauraum des Spannsystems.

Die Erfindung gemäß Anspruch 2 schließt neben einer unmittelbar in die Wandung des Gehäuses eingebrachte Drossel, über die das Hydraulikfluid in den Vorratsraum gelangt, als Spritzdüse ein separates Bauteil vor, das in die Wan- düng des Gehäuses eingesetzt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 3 bis 10.

Zur Realisierung einer kostengünstigen Herstellung der Zuführöffnung und der Spritzdüse, werden Bohrungen unmittelbar in eine Wandung des Gehäuses eingebracht. Dazu schließt die Erfindung ein, die Bohrungen beispielsweise geneigt einzubringen, um so beispielsweise eine Spritzdüse zu gestalten, die einen optimalen Austritt des Hydraulikfluids aus dem Gehäuse in Richtung des Zugmittels sicherstellt. Die Bohrungen können kostengünstig mittels einer einfachen mechanischen Nacharbeit in die Wandung des Gehäuses eingebracht werden. Alternativ zu einer Bohrung schließt die Erfindung weiterhin eine von einer Bohrung abweichende geometrische Formgebung ein, zur Gestaltung der

Zuführöffnung und der Spritzdüse.

Als separate Spritzduse gemäß Anspruch 2, eignet sich bevorzugt ein Rohrstück, das in die Wandung des Gehäuses eingesetzt ist. Abhängig von der Ein- bausituation kann dazu das die Spritzdüse bildende Rohrstück schräg eingesetzt werden zur Schaffung eines zielgerichteten Austritt des Hydraulikfluids. Weiterhin schließt die Erfindung ein Rohrstück ein, welches einstückig mit der Wandung des Gehäuses verbunden ist.

Als Spritzdüse sind weiterhin gebogen ausgeführte Rohrstücke einsetzbar, die entsprechend angeordnet, im Einbauzustand zielgerichtet das Hydraulikfluid auf das Zugmittel lenken.

Weitere Gestaltungsmerkmale der als Rohrstück ausgebildeten Spritzdüse be- ziehen sich auf den Spritzdüsenaustritt. Ein breitflächiges Spritzbild des Hydraulikfluids wird danach mit einer Spritzdüse erreicht, in dem die Bohrung des Rohrstücks endseitig kegelförmig aufgeweitet ist. Alternativ dazu ermöglicht eine kegelförmige Verjüngung der Längsbohrung des Rohrstücks einen gebündelten Hydraulikfluidstrahl, der über eine größere Distanz gezielt das Zugmittel beaufschlagt.

Die als Bohrung ausgebildete Spritzdüse kann in nahezu allen Bereichen der Gehäusewandung eingebracht werden. Dazu eignet sich unter anderem der Aufnahmedom für die Befestigungsschraube des Gehäuses, in den eine Boh- rung eingebracht ist, über die eine Teilmenge des Hydraulikfluids gezielt in Richtung des Zugmittels austreten kann.

Zur Erzielung einer optimalen Wirkungsweise des Spannsystems ist ein Querschnitt der Spritzdüse größer als der Querschnitt der Zuführöffnung ausgelegt. Dieses öffnungsverhältnis bewirkt einen reduzierten, für die Funktion des Spannsystems jedoch ausreichenden Druck des Hydraulikfluids in dem Vorratsraum des Gehäuses. Der verringerte Mediendruck verringert die Vorspannung des Spannsystems, was sich insbesondere vorteilhaft auf den Verschleiß der

Spannschiene auswirkt. Gleichzeitig stellt sich ein verringertes, von vielen Fahrzeugherstellern gefordertes reduziertes Geräuschniveau ein.

Gemäß der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass in der Einbaulage das Spannsystem so ausgerichtet ist, dass sich die Spritzdüse stets in einer zu der Zuführöffnung höheren statischen Lage befindet. Diese Anordnung vermeidet einen vollständigen Austritt des Hydraulikfiuids aus der Vorratskammer bzw. der Galerie des Spannsystems. Damit wird das als Einwegventil ausgebildete Hydraulikelement ständig von dem Hydraulikfluid beaufschlagt und damit die Funk- tion des Spannsystems sichergestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend beschrieben werden. Es zeigen:

Figur 1 in einer Perspektive einen Zugmitteltrieb in Verbindung mit einem

Spannsystem;

Figur 2 ein erfindungsgemäßes System in einer Schnittdarstellung, das eine unmittelbar in der Gehäusewandung integrierte Spritzdüse einschließt,

Figur 3 ein Spannsystem gemäß Figur 2, dessen Spritzdüse im Bereich eines Aufnahmedoms integriert ist;

Figur 4 ein Spannsystem, bei dem die Spritzdüse als separates Bauteil in

Form eines Rohrstücks ausgebildet ist;

Figur 5 eine weitere Variante eines Spannsystems, dessen Spritzdüse ein gebogenes Rohrstück mit endseitig verjüngter Längsbohrung einschließt.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein Zugmitteltrieb 1 einer Brennkraftmaschine 2 dargestellt. Dabei verbindet ein als Kette ausgebildetes Zugmittel 3 ein drehstarr mit einer Kur- belwelle der Brennkraftmaschine 2 verbundenes Abtriebsrad 4 mit einem Antriebsrad 5, über das eine nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird. Das im Uhrzeigersinn umlaufende Zugmittel 3 ist im Bereich eines Zugdrums an einer Führungsschiene 6 geführt. Weiterhin steht das Zugmittel 3 im Leerdrum mit einer um eine Schwenkachse 8 begrenzt drehbar angeordneten Spannschiene 7 in einer Wirkverbindung. An dem von der Schwenkachse 8 abgewandten Ende ist der Spannschiene 7 ein hydraulisch wirkendes Spannsystem 10 zugeordnet, das lösbar über Befestigungselemente 9, 11 , insbesondere Verschraubungen, lösbar an der Brennkraftmaschine 2 befestigt ist. Das Spannsystem 10 wird im Betriebszustand von einem Hydraulikfluid, insbesondere dem Schmiermittel einer Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine 2 beaufschlagt. Dadurch ist ein in einem Gehäuse 13 des Spannsystems 10 integrierter, verschiebbar eingesetzte in den Figuren 2 bis 5 abgebildeter Kolben 12 mittelbar oder unmittelbar an der Spannschiene 7 abgestützt. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels 3 übt das Spannsystem 10 im Betriebszustand eine in Pfeilrichtung wirkende Kraft auf die Spannschiene 7 aus, wodurch diese sich im Uhrzeigersinn, d. h. in Richtung einer das Zugmittel 3 vorspannenden Lage verschwenkt.

Die Schnittdarstellung gemäß Figur 2 zeigt den Aufbau des Spannsystems 10 in dessen Gehäuse 13 der Kolben12 längsverschiebbar geführt ist. Der Kolben 12 ist dazu in einem Zylinder 14 eingesetzt, der mittels einer Verstiftung 15 verdrehgesichert und lagepositioniert in einer Aufnahme 16 des Gehäuses 13 ein- gepasst ist. Eine kraftschlüssige Anlage des Kolbens 12 an der Spannschiene 7, unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 wird mittels einer zwischen einem Boden 17 des Zylinders 14 und dem Kolben 12 eingesetzten Federmittel 18 erreicht. Zur Druckbeaufschlagung des Kolbens 12 mittels Hydraulikfluid ist das Gehäuse 13 mit einer Zuführöffnung 19 versehen, über

die Hydraulikfluid von der Brennkraftmaschine 2 in einen Vorratsraum 20 gelangt. Von dort wird das Hydraulikfluid über eine Ansteuerbohrung 21 einem als Einwegventil ausgelegten Hydraulikelement 22 zugeführt, bevor das Hydraulikfluid in den Druckraum 23 gelangt, der gegenseitig vom Boden 17 des Zylin- ders 14 von dem Kolben 12 begrenzt wird. In eine Wandung 24 des Gehäuses 13 ist weiterhin eine schräg angeordnete öffnung, insbesondere Bohrung eingebracht, die eine Spritzdüse 25a bildet.

Die Aufgabe der Spritzdüse 25a besteht darin, eine Teilmenge des in den Vor- ratsraum 20 eintretenden Hydraulikfluids abzusteuern, um damit das Zugmittel 3 zu beaufschlagen, wodurch die Reibung zwischen dem Zugmittel 3 und der Spannschiene 7 verringert werden kann. Die schräge Anordnung der Spritzdüse 25a in der Wandung 24 ermöglicht dabei eine gezielte Ausrichtung des bevorzugt strahlenförmig aus der Spritzdüse 25a austretenden Hydraulikfluids auf das in Figur 1 abgebildete Zugmittel 3. Gemäß Figur 2 ist die Spritzdüse 25a gegenüber der Zuführöffnung 19 in einer höheren Lage positioniert, wodurch sichergestellt ist, dass der Vorratsraum 20 stets mit Hydraulikfluid gefüllt ist. Weiterhin umfasst das Spannsystem 10 zueinander unterschiedlich dimensionierte Querschnitte „di" und „d ₂ " der Spritzdüse 25a und der Zuführöffnung 19. Bevorzugt sind diese Bauteile so ausgelegt, dass sich ein Verhältnis von < 1 zwischen dem Querschnitt „d ₂ " der Zuführbohrung 19 und dem Querschnitt „d-i" der Spritzdüse 25a einstellt. Dieses Querschnittsverhältnis bei dem die Spritzdüse bewusst größer ausgelegt ist, gewährleistet ein gewolltes, reduziertes Druckniveau des Hydraulikfluid innerhalb von dem Vorratsraums 20.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen alternativ gestaltete Spritzdüsen 25b bis 25d jeweils in Verbindung mit dem Spannsystem 10 gemäß Figur 2. Die nachfolgenden Beschreibungsteile beschränken sich folglich auf die gegenüber Figur 2 unterschiedlichen Gestaltungsmerkmale.

Die Figur 3 zeigt die Spritzdüse 25b, welche in einem Aufnahmedom 26a des Gehäuses 13 eingebracht ist. Das Gehäuse 13 umfasst zwei Aufnahmedome 26a, 26b für die Befestigungselemente 9, 11 , insbesondere Verschraubungen,

die jeweils spielbehaftet in den Bohrungen 27 des Aufnahmedoms 26 eingesetzt sind. Im eingebauten Zustand des Spannsystems 10 gelangt das Hydrau- likfluid von dem Vorratsraum 20 über eine Stichbohrung 28 in die Bohrung 27 des Aufnahmedoms 26. über einen sich bildenden Ringspalt 29 zwischen dem Befestigungselement 9 und der Aufnahmebohrung 27 wird die Spritzdüse 25b beaufschlagt.

Die Figur 4 zeigt die Spritzdüse 25c, ausgebildet als ein Rohrstück, welches schräg in die Wandung 24 des Gehäuses 13 eingesetzt ist. Durch das Rohr- stück wird das für das Zugmittel 3 bestimmte Hydraulikfluid über eine längere Distanz geführt, bevor dieses austritt, um gezielt das Zugmittel 3 zu beaufschlagen.

Die Spritzdüse 25d gemäß Figur 5 ist endseitig gebogen, um damit beispiels- weise einen zielgerichteten Austritt des Hydraulikfluids aus der Spritzdüse 25d zu gewährleisten. Als Maßnahme um beispielsweise eine größere Distanz zwischen dem Austritt des Hydraulikfluids aus der Spritzdüse 25d und dem Zugmittel 3 zu überbrücken, ist die Spritzdüse 25d mit einer konischen Verjüngung 30 versehen, wodurch sich ein gebündelter Fluidaustritt einstellt. Alternativ zu der konischen Verjüngung 30 kann als Spritzdüse ebenfalls eine konische Aufweitung einschließen, mit der ein breitflächiger Austritt des Hydraulikfluids erreicht werden kann.

Bezugszahlenliste

1 Zugmitteltrieb 28 Stichbohrung

2 Brennkraftmaschine 29 Ringspalt

3 Zugmittel 30 Verjüngung

4 Abtriebsrad di Querschnitt

5 Antriebsrad d ₂ Querschnitt

6 Führungsschiene

7 Spannschiene

8 Schwenkachse

9 Befestigungselement

10 Spannsystem

11 Befestigungselement

12 Kolben

13 Gehäuse

14 Zylinder

15 Verstiftung

16 Aufnahme

17 Boden

18 Federmittel

19 Zuführöffnung

20 Vorratsraum

21 Ansteuerbohrung

22 Hydraulikelement

23 Druckraum

24 Wandung

25a Spritzdüse

25b Spritzdüse

25c Spritzdüse

25d Spritzdüse

26 Aufnahmedom

27 Bohrung