CN103210186A - 用于凸轮轴调节器的转子以及凸轮轴调节器 - Google Patents

Abstract

一种用于凸轮轴调节器（2）的转子（6）包括带有供油部（12）的轮毂部分（10）、至少一个沿径向布置在轮毂部分（10）上的叶片（16）以及延伸穿过轮毂部分（10）且与供油部（12）在流动技术上连接的油通道（14）。通过转子（6）由基体（18）和布置在该基体（18）的端侧上的至少一个遮盖元件（20）组成，转子（6）的制造明显简化。油通道（14）在此由遮盖元件（20）沿轴向封闭。

Description

用于凸轮轴调节器的转子以及凸轮轴调节器

技术领域

本发明涉及一种用于凸轮轴调节器的转子，其包括带有供油部的轮毂部分、至少一个沿径向布置在轮毂部分上的叶片以及延伸穿过该轮毂部分且与供油部在流动技术上连接的油通道。本发明还涉及一种用于相对于发动机的曲轴对凸轮轴进行转角调节的凸轮轴调节器，该凸轮轴调节器具有这种转子。

背景技术

在内燃机中，特别是在汽油驱动的机动车辆发动机中，为了操纵所谓的换气阀而使用凸轮轴。凸轮轴的凸轮通常贴靠在凸轮随动件，例如杯形挺杆、拖杆或摇杆上。如果使凸轮轴开始转动，则凸轮在凸轮随动件上滚动，该凸轮随动件又操纵换气阀。因此，通过凸轮的位置和形状，不仅确定了换气阀的开启持续时间和开启幅度，而且也确定了换气阀的开启时间点和关闭时间点。

用于针对各种不同转速状态和载荷状态获得优化的控制时间的凸轮轴相对于曲轴的角位移被称作凸轮轴调节。凸轮轴调节器的一种结构变型例如根据所谓的摆动马达原理（Schwenkmotorprinzip）[CU1]进行工作。在此，设置有定子和转子，它们同轴布置且能够相对彼此运动。定子和转子一起形成液压室，在此简称为室。在此，室对分别由定子的接片限定边界并且通过转子各自的叶片划分成两个彼此反向的室，这两个室的容积通过转子相对定子反向的相对转动运动来改变。在最大调节位置上，各自的叶片贴靠在定子的边缘侧的接片上。通过液压介质例如油经由通道被引入室中并且将叶片压开，转子的相对转动运动通过调节叶片来进行。通过调节转子，固定在转子上的凸轮轴例如在“早”的方向上[CU2]，即在换气阀的较早开启时间点被调节。通过沿相反方向调节转子，在“迟”的方向上，即在换气阀的较迟开启时间点，相对于曲轴调节凸轮轴。在此，来自特别是中央供油部的液压介质经由布置在各自的叶片的两侧上的油通道被引导到各自的室中。

由DE102007020527A1可得到一种转子，该转子构造为输出元件。内部转子与凸轮轴抗相对转动地连接。表示驱动元件的外部转子具有五个沿周向相间隔的凹部或者室，其中，内部转子的叶片在每个凹部中延伸。这些凹部沿轴向由来两个侧盖限定边界。每个凹部都以这种方式耐压地封闭。

在制造转子时特别复杂且相应昂贵的是油通道的构造。油通道通常表示转子材料中的孔。在构造为烧结体的转子中，油通道在单独的制造步骤中被构造在基体中。

发明内容

本发明的任务是简化转子的制造。

根据本发明，该任务通过用于凸轮轴调节器的转子来解决，该转子包括带有供油部特别是中央供油部的轮毂部分、至少一个沿径向布置在轮毂部分上的叶片以及延伸穿过轮毂部分且与供油部在流动技术上连接的油通道。转子在此包括基体和布置在该基体的端侧上的至少一个遮盖元件，其中，油通道由遮盖元件沿轴向封闭，特别是通过遮盖元件形成。在此，油通道基本上沿径向在中央供油部与转子的周侧之间延伸。

此外，该任务还通过用于相对于发动机曲轴对凸轮轴进行转角调节的凸轮轴调节器来解决，该凸轮轴调节器包括根据前述实施方式之一的转子。下面关于转子所列举的优点和优选实施方式可以按意义转用到凸轮轴调节器。

借助于遮盖元件，在转子的轮毂部分中的油通道沿轴向被封闭。这显著简化了油通道的制造，该油通道特别构造为在基体和/或遮盖元件的表面上的槽状的材料凹部。在将遮盖元件安装和固定在基体时，油通道才沿轴向被封闭并且位于转子内部中。油通道的这种构造要求很少的技术上的耗费并且不需要随后加工这些油通道。特别地，不需要用于在转子材料中构造孔的附加制造步骤。

由于转子由多个部件组成，在设计每个部件时提供了更多的自由，特别是关于在转子内部中构造位于转子与遮盖元件之间的分界面中的室这方面。这些室通过各个部件的接合简单地以各种不同几何形状和大小形成。由于转子的多件式构造，基体和遮盖元件此外还具有相对较小的体积。通过分布，转子的复杂几何结构可以通过各个基体部件的相应造型简单地构造，而无需附加的后加工建议。

基体和遮盖元件特别地具有不同的几何结构。在此，转子设计为，使得安装部件的主要载荷，如中央阀的中央螺栓的预紧力、调节力矩、复位弹簧力矩以及锁紧装置的预紧力[CU3]，直接由耐用的基体承受，而遮盖元件不会被这些载荷加载。因此，优选地由这样的安装部件施加的力仅导入基体中。在此，基体的厚度相当于用于承受中央螺栓的预紧力所需的最小厚度。在转子的总厚度例如为16mm至30mm之间的情况下，基体的厚度特别是大约为4mm至10mm。其余的转子厚度由至少一个遮盖元件限定。

基体基本上形成转子的轮毂部件。附加地，基体优选还包括例如叶片、锁紧孔和至少部分地包括用于轴向和径向支承部位的支撑面。基体特别是设计为，使得它在另一个唯一的工序中力锁合、形状锁合或者材料锁合地，例如通过钎焊或熔焊与凸轮轴连接。

遮盖元件是转子的端侧壁并且特别是用于形成减小泄漏的密封面。与侧盖相比，遮盖元件特别是只与基体而不与外部定子连接。

根据优选设计方案，基体和遮盖元件由不同材料构成。承受作用到转子上的力的基体在此由硬的且耐磨的材料构成。遮盖元件特别是由与基体相比较轻的材料构成，由此保证了转子重量的减轻。

根据另一种优选设计方案，设置有两个遮盖元件，它们布置在基体的两侧上。因此，存在转子的对称结构，在该对称结构中在基体的两个端侧上分别布置有各一个遮盖元件。这使得能够沿轴向简单地构造两排油通道，其中，油通道位于基体与相各自的遮盖元件之间的分界面中。

这两个遮盖元件不仅可以具有不同结构也可以具有相同结构。优选地，这两个遮盖元件构造成相同的。通过将这两个遮盖元件构造成基本相同的，遮盖元件的这种设计方案在制造技术上是特别有利的，因为两个遮盖元件用相同的模具来制造。

优选地，遮盖元件由塑料构成。塑料是一种轻的材料，该材料此外还能特别容易地变形。通过将塑料用作用于基体的覆盖材料可以明显减轻转子重量，例如可以减轻大约250g至150g。可选地，遮盖元件由轻金属或者由非金属材料构成。

根据优选的变型方案，遮盖元件注塑在基体上。对于这种应用例如可考虑热固性塑料作为可能的材料。为了构造油通道，在这种情况下设置有滑动件，该滑动件位于基体与用于遮盖元件的材料物质之间并且在对基体进行注塑包封之后沿径向被拉出。

根据可选的优选变型方案，遮盖元件是固定在基体上的单独构件。基体与遮盖元件之间的连接在此通过力锁合、形状配合或者材料锁合来进行并且特别是不可拆分的，从而在已组装状态下存在单件式转子，该转子以这种形式应用于凸轮轴调节器中。

优选地，基体由金属构成。对于基体而言，根据对与凸轮轴的连接的要求，使用例如钢、烧结钢，以及轻金属如铝或烧结铝。

基体适宜地为烧结体。除了烧结之外也可以考虑其他用于制造基体的制造方法，例如成型、分离、填充或冲压堆叠。

根据优选的设计方案，在基体上设置有用于油通道的第一凹部。在构造为烧结体的基体中，首先由经模压的粉末特别是金属粉末制成生坯体或者生坯件并且在基体的端侧表面上以期望的横截面形状和大小成形出用于油通道的第一凹部。紧接着对生坯体进行烧结。

作为第一凹部的备选或者补充，根据另一种优选设计方案，在遮盖元件中设置有用于油通道的第二凹部。不管是只在基体上设置有第一凹部，只在遮盖元件上设有第二凹部，还是不仅在基体上设有第一凹部而且在遮盖元件上设有第二凹部，这些凹部以如下方式布置并且确定规格，即，使得在转子的已组装状态下，油通道沿轴向在一侧由遮盖元件封闭而在另一侧由基体封闭。

第一和/或第二凹部优选具有矩形横截面，从而油通道同样是矩形的。因此，油通道一般具有沿纵向延伸的横截面。油通道的矩形横截面相对于圆形横截面的优点是，油通道的特别是沿周向的宽度可以设计成比较大的。因此，在与孔相比具有相同的特别是轴向的深度（孔的直径）的情况下，可以扩大横截面面积，由此在油通道中的压降较小。在此，到室中的油流量更大，从而用于驱动转子的液压装置总体上更快且更灵活。可选地，凹部构造成圆形的或者具有其它几何形状。

有利地，在基体中构造有空腔，该空腔特别地用于减轻转子的重量。因此，一方面避免了高的惯性矩，而另一方面制造转子需要更少的材料。在此，空腔优选构造为在转子内部的封闭空腔。空腔与油通道一样通过遮盖元件沿轴向密封。但是与油通道不同的是，它们在转子已组装状态下沿径向不是敞开的，而是在所有方向上都是封闭的。空腔的面积适宜地大约为轮毂部分在两个叶片之间的面的1/3至2/3。根据优选变型方案，空腔构造为在基体表面上的凹槽。根据可选的优选变型方案，空腔是在基体材料中的通孔，该通孔沿着基体的整个轴向长度延伸并且在两侧分别通过各一个遮盖元件封闭。

优选地，基体在端侧具有凸出的肋，该肋在转子已组装状态向下构成轴向支撑面。它们因此优选地基本上与遮盖元件齐平地封闭。在此“齐平”理解为，肋的形成支撑面的轴向的表面与遮盖元件处于相同的平面中，或者遮盖元件比肋稍微低一些，例如最多低50μm。在此，肋形成轴向支承部，借助于该轴向支承部，转子支撑抵靠在侧盖上。由于转子与侧盖之间以及转子与定子之间的接触点都承受高的载荷，因此所有这样的关键的功能面由基体的更耐磨的材料构成。考虑到转子的长期无故障的运行，优选地叶片的径向外部区域也由基体的材料形成。因此，遮盖元件仅部分地遮盖基体的端侧。例如，遮盖元件设计为，使得它仅在轮毂部分上延伸并且不遮盖或者仅部分地遮盖叶片。但是遮盖元件总是遮盖如下区域，该区域应沿轴向被密封，或者具有密封功能（例如朝向侧盖）并且因此针对该密封功能相应地需要滑动层，该滑动层由遮盖元件密封。端侧表面因此形成密封面。

附图说明

借助于附图对本发明的实施例进行详细说明。在附图中：

图1示出凸轮轴调节器的纵向剖面图，

图2以立体图示出转子，

图3示出用于根据图2的转子的基体的第一侧，

图4以侧视图示出根据图3的基体，

图5示出转子的背离根据图3的第一侧的第二侧，

图6以立体图示出根据图3至图5的基体，

图7示出用于根据图2的转子的遮盖元件的外侧，

图8示出两个已接合的根据图7的遮盖元件的侧视图，

图9示出根据图7的遮盖元件的内侧，

图10以立体图示出沿第一方向看的两个遮盖元件，以及

图11示出沿第二方向看的根据图10的两个遮盖元件。

相互对应且起相同作用的部件在所有附图中设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以纵向剖面图示出了用于对凸轮轴3进行转角调节的液压凸轮轴调节器2。根据图1的剖面A-A在图2中示出。凸轮轴调节器2包括外部定子4，内部转子6可摆动地同心布置在该外部定子中。转子6借助于中央螺栓7与凸轮轴3连接。在定子4与转子6之间构造有在此未详细示出的如下室，该室沿轴向由两个侧盖8a、8b封闭并且沿周向通过定子4的径向接片9限定边界。两个侧盖8a、8b借助于螺栓11与定子4抗相对转动地连接。

转子6包括带有中央圆形供油部12（参见图2）的轮毂部分10。供油部12与转子6的转动轴线D同心地布置。中央螺栓7被引导穿过供油部12。通过中央供油部12导入的液压介质，特别是油，经由径向延伸的油通道14从转子6向室供给。如从图2可见，在轮毂部分10上设有沿径向延伸的叶片16，该叶片之间分别具有相同的距离。每个叶片16在其中一个室中都可摆动地布置。叶片16在此将室划分成两个在此未详细示出的反向的子室。通过将油导入其中一个反向的室中，相对于定子4对叶片16进而对转子6进行调节。

油通道14分别具有入口14a，该入口与中央供油部12在流动技术上连接。出口14b在周侧布置在叶片16的区域内。在凸轮轴调节器2的已组装状态下，油通道14以其出口14b分别通向其中一个在定子4与转子6之间的反向的子室。在叶片16的两侧分别设有各一个油通道14。在叶片16附近的两个油通道14沿轴向彼此错开。

转子6在根据图2的实施例中由基体18和两个遮盖元件20组成。遮盖元件20布置在基体18的端侧上，使得它们沿轴向封闭油通道。因此，油通道14位于基体18与各自的遮盖元件20之间的分界面中。油通道14在此具有矩形横截面。可选地，油通道14的横截面被构造成圆形。但矩形横截面的优点是，它们可以被设计成更大并且因此单位时间内有更多的油被输送通过油通道14。

基体18和遮盖元件20由不同材料构成。在所示实施例中，基体18是由金属构成的烧结体而遮盖元件20是塑料部件。

遮盖元件20在此为单独构件，其与基体18分开制造并且在随后的制造步骤中以适当的方式固定在基体18上。

可选地，可以用塑料特别是热固性塑料对基体18进行注塑包封，从而形成遮盖元件20。在注塑包封时，在基体18与随后的遮盖元件20之间布置有滑动件，该滑动件紧接着被沿径向拉出，从而在它们的位置上产生油通道14。

在图3至图6中示出基体18的结构。基体18在该实施例中既包括轮毂部分10也包括叶片16。考虑到转子6的重量减轻，在轮毂部分10中设置有空腔22，该空腔形成为在基体18的材料中的轴向通孔。空腔22具有梯形横截面并且在转子6的已组装状态下沿轴向由遮盖元件22[CU4]封闭。

在基体18的区域中，油通道14通过在基体18的材料中的第一凹部24来限定。在基体18的第一端侧21a上，第一凹部24构造为矩形。在对置的第二端侧21b上，凹部24具有半圆形横截面。

此外，基体18在端侧上在叶片16的区域中具有轴向凸出的肋26，该肋在转子6的已组装状态下与各自的遮盖元件20齐平，如从图2可见的那样。肋26充当用于支撑抵靠在侧盖8a、8b上的轴向支承部。通过与侧盖8a、8b接触，它们在转子6相对于定子4旋转时受到很大的扭转力。为了使更易磨损的遮盖元件20不承受侧盖8a、8b的力，肋26可选地设计成比遮盖元件20稍微更高，特别是肋26大约高出50μm。

在图7至图11中示出如在转子6中所使用的遮盖元件20的结构，其中，为了更加清楚略去了基体18。如从图7可见，每个遮盖元件20都具有基本上平的外侧28a。遮盖元件20仅部分地遮盖基体18的端侧，也就是说转子6的表面不仅具有由塑料构成的组成部分而且还具有由金属构成的组成部分。在叶片16的区域中，在遮盖元件20上构造有径向凸出的凸缘元件30，该凸缘元件在遮盖元件20放置在基体18上时沿周向部分地包围肋26。凸缘元件30形成用于容纳肋26的长形的缝隙32。

图9中所示的遮盖元件20的内侧28b设有第二凹部34，该第二凹部与基体18上的第一凹部24对应，从而当遮盖元件20已安装在基体18上时第一和第二凹部24、34形成油通道14。在需要时，遮盖元件20的外侧28a也可以设有类似的凹部以形成通道。此外，在遮盖元件20的内侧28b上构造有大致呈梯形的凹槽36。凹槽36的布置和形状与在基体18中的通孔22的布置和形状相对应，从而凹槽36是对空腔22的端侧的补充。

在第一制造步骤中，在烧结过程中由烧结材料构成基体18。在此，在基体18中集成用于减轻重量的空腔22以及第一凹部24。在第二制造步骤中，制造遮盖元件20并将其装在基体18上。这可以通过两种方式进行：根据第一变型方案，在单独的制造步骤中将遮盖元件20制造成单独构件并且通过力锁合连接、形状锁合连接或者材料锁合连接固定在基体18上；可选地，将遮盖元件20注塑在基体18上。在将遮盖元件20固定在基体18上之后，空腔22和油通道14都被包含在转子内部中并且无需对转子6的随后加工，例如为了构造孔。

以这种方式构成的转子6特别适合作为用于凸轮轴调节器2的内部转子，但是不局限于该应用领域并且可以例如也应用在泵中或者应用在其它类似应用领域中。

附图标记列表

2   凸轮轴调节器

3   凸轮轴

4   外部定子

6   内部转子

7   中央螺栓

8a  侧盖

8b  侧盖

9   接片

10  轮毂部分

11  螺栓

12  供油部

14  油通道

14a 入口

14b 出口

16  叶片

18  基体

20  遮盖元件

21a 第一端侧

21b 第二端侧

22  空腔

24  第一凹部

26  肋

28a 遮盖元件的外侧

28b 遮盖元件的内侧

30  凸缘元件

32  缝隙

34  第二凹部

36  凹槽

A-A 截面

D   转动轴线

Claims (15)

1.一种用于凸轮轴调节器（2）的转子（6），其包括带有供油部（12）的轮毂部分（10）、至少一个径向布置在所述轮毂部分（10）上的叶片（16）以及延伸穿过所述轮毂部分（10）且与所述供油部（12）在流动技术上连接的油通道（14），其特征在于，包括基体（18）和布置在所述基体（18）的端侧上的至少一个遮盖元件（20），其中，所述油通道（14）由所述遮盖元件（20）沿轴向封闭。

2.根据权利要求1所述的转子（6），其特征在于，所述基体（18）和所述遮盖元件（20）由不同的材料构成。

3.根据权利要求1或2所述的转子（6），其特征在于，包括两个遮盖元件（20），所述两个遮盖元件布置在所述基体（18）的两侧。

4.根据权利要求3所述的转子（6），其特征在于，所述遮盖元件（20）构造成相同的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转子（6），其特征在于，所述遮盖元件（20）由塑料构成。

6.根据权利要求5所述的转子（6），其特征在于，所述遮盖元件（20）注塑在所述基体（18）上。

7.根据权利要求5所述的转子（6），其特征在于，所述遮盖元件（20）是固定在所述基体（18）上的单独构件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的转子（6），其特征在于，所述基体（18）由金属构成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的转子（6），其特征在于，所述基体（18）是烧结体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的转子（6），其特征在于，在所述基体（18）上设置有用于所述油通道（14）的第一凹部（14）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转子（6），其特征在于，在所述遮盖元件（20）中设置有用于所述油通道（14）的第二凹部（34）。

12.根据权利要求10或者11所述的转子（6），其特征在于，所述凹部（14、34）具有矩形横截面。

13.根据前述权利要求中任一项所述的转子（6），其特征在于，在所述基体（18）中构造有空腔（22）。

14.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述基体（18）在端侧具有凸出的肋（26），所述肋在已组装状态下形成轴向支撑面。

15.用于相对于发动机的曲轴对凸轮轴（3）进行转角调节的凸轮轴调节器（2），其特征在于，所述凸轮轴调节器包括根据前述权利要求中任一项所述的转子（6）。

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