CN106103916A - 液压式凸轮轴调节器、至少两件式的转子及用于制造液压式凸轮轴调节器的转子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液压式凸轮轴调节器(1)，其具有至少两件式的转子(2)。至少两件式的转子(2)能够围绕轴线(A)转动运动并且由第一转子元件(4)和第二转子元件(6)构成。根据本发明，第一转子元件(4)具有至少一个第一孔(8)，其与第二转子元件(6)的至少一个第二孔(10)对齐。在此，能接合的连接元件(12)安置在至少一个第一孔(8)和至少一个第二孔(10)中，使得第一转子元件(4)与第二转子元件(6)形状锁合地、力锁合地和/或材料锁合地连接。此外，本发明还公开一种液压式凸轮轴调节器(1)的至少两件式的转子(2)以及一种用于制造液压式凸轮轴调节器(1)的转子(2)的方法。

Description

液压式凸轮轴调节器、至少两件式的转子及用于制造液压式 凸轮轴调节器的转子的方法
技术领域
本发明涉及一种液压式凸轮轴调节器，其具有至少两件式的转子。至少两件式的转子能够围绕轴线转动运动并且由第一转子元件和第二转子元件构成。
本发明还涉及一种液压式凸轮轴调节器的至少两件式的转子。
此外，本发明还涉及一种用于制造液压式凸轮轴调节器的转子的方法。
背景技术
普遍公知的是，凸轮轴调节器在发动机的较宽的载荷和转速范围内能够实现最佳的正时。因此实现了排放及燃油消耗的显著降低。此外，通过对转矩和功率的优化来显著地提高了驾驶乐趣。在现有技术中，能够分为电子的凸轮轴调节器和本文开头提到的液压式凸轮轴调节器。
在液压式凸轮轴调节器的领域中，公知有由第一转子元件和第二转子元件构成的转子。这例如在德国的公开文献DE 10 2009 053 600A1中已被公开。在此，两个转子元件利用销连接或烧结。缺点是需要附加的连接部件，例如销。由此产生了附加的部件及装配成本。
在德国的公开文献DE 10 2008 028 640A1中描述了连接转子的两个转子元件的另一实施方式。在此，两个转子元件以如下方式设计，即，使它们基于其各自“本身的”几何结构而能够接合在一起。通过烧结表面(Sinterfacetten)来密封油通道并且因此而彼此连接的两个转子元件在德国的公开文献DE 10 2011 117 856A1中被公开。此外，欧洲专利文献EP 2 300 693B1描述了在形状锁合(Formschluss)和过盈配合下用于形成油通道的两个相同的接合在一起的转子元件。在本段所提及的印刷文献中，形状锁合元件和密封元件凸出超过密封面，并且要么可以通过烧结工具中的附加的分隔平面来制成，要么可以通过在转子元件上压制出整个凸缘面来制成。在此，不利的结果是附加的工具成本、更大的压制机器以及在接合缝中的被压制出来的密封面的质量变差，例如转子端侧的平整度和平行度变差以及由于在接合缝中的不平整度而增加了在油通道之间的内部渗漏。
转子被设计成复合系统，其中，转子芯加上盖形成油通道，该转子在欧洲的专利文献EP 1 731 722B1中被公开。在此，分隔平面并不存在于烧结部件中，这是因为完整的转子宽度以烧结技术制成，如在现有技术中公知的一件式转子那样。由此，不会实现相对于一件式转子的成本比，这是因为例如在一件式的转子的情况下必须使用具有增大的压制力的更大的压制机器。只有通过减小转子宽度，例如通过进行本文开头描述的转子划分才可以通过针对更小的压制机器来说更少的成本因素来实现成本比。
发明内容
因此，本发明的任务是：对具有至少两件式的转子的液压式凸轮轴调节器进行改进，从而使液压式凸轮轴调节器低成本且改进质量地构建并且还在运行中功能更可靠。
该任务通过包括权利要求1中的特征的具有至少两件式的转子的液压式凸轮轴调节器来解决。
本发明的另一任务是：提供液压式凸轮轴调节器的至少两件式的转子，该转子简单且廉价地制成。
该任务通过包括权利要求5的特征的液压式凸轮轴调节器的至少两件式的转子来解决。
本发明的另一任务是：说明简单的、改进质量且低成本的用于制造液压式凸轮轴调节器的转子的方法。
该任务通过包括权利要求7的特征的用于制造液压式凸轮轴调节器的转子的方法来解决。
在根据本发明的具有能够围绕轴线转动运动且由第一转子元件和第二转子元件构成的至少两件式的转子的液压式凸轮轴调节器中，根据本发明，第一转子元件具有至少一个第一孔，该至少一个第一孔与第二转子元件的至少一个第二孔对齐。在此，能接合的连接元件被安置在至少一个第一孔和至少一个第二孔中，使得第一转子元件与第二转子元件形状锁合地(formschlüssig)、力锁合地(kraftschlüssig)和/或材料锁合地(stoffschlüssig)连接。优选地，第一转子元件和第二转子元件经由四个连接元件彼此连接，因此第一转子元件具有四个第一孔，并且第二转子元件具有四个第二孔。但显然也能够提出具有更多或更少的连接元件、第一孔和第二孔的其他实施方式。
在根据本发明的液压式凸轮轴调节器的第一实施方式中，能接合的连接元件的第一自由端部借助烧结技术的连接或激光焊缝在至少第一孔的孔壁上固定在其安置位上，并且/或者能接合的连接元件的第二自由端部借助烧结技术的连接或激光焊缝在至少第二孔的孔壁上固定在其安置位上。
在根据本发明的另一优选的实施方式中，能接合的连接元件是粉末柱或烧结芯。形式为粉末柱或烧结芯的连接元件的优点在下面针对根据本发明的用于制造液压式凸轮轴调节器的转子的方法进行描述。
根据本发明的液压式凸轮轴调节器的另一实施方式设置的是，至少两件式的转子的第一转子元件和第二转子元件具有多个叶片，这些叶片分别构造出至少第一孔或至少第二孔，并且各有一个能接合的连接元件从第一孔到达第二孔中。在该实施方式中，第一转子元件和第二转子元件优选也经由四个连接元件彼此连接。
此外，还要强调的是，至少两件式的转子也可以按如下方式设计，即，同样的连接技术，也就是在至少一个第一和第二孔中的能接合的连接元件也可以用于根据本发明的液压式凸轮轴调节器的其他部件，例如用在定子中。
在根据本发明的液压式凸轮轴调节器的至少两件式的转子中，根据本发明，第一转子元件具有至少一个第一孔，并且第二转子元件具有至少一个第二孔，其中，在至少第一孔和至少第二孔中压入和/或烧结出粉末柱或烧结芯。有利地，粉末柱或烧结芯被压入和/或烧结在至少第一孔的孔端部处或孔中部中，也就是形成了一个盲孔，或者可选地形成了两个独立的、同轴对置的盲孔。
在根据本发明的至少两件式的转子的一个优选的实施方式中，至少第二孔的直径等于或略微小于至少第一孔的直径，从而在连接第一和第二转子元件时利用移入第二孔中的粉末柱或烧结芯形成纵向过盈装配
根据本发明，用于制造液压式凸轮轴调节器的转子的方法的特征在于具有以下步骤：在第一步骤中，将至少一个第一孔优选以烧结技术成形或可选地钻孔到第一转子元件中，并且将至少一个第二孔以烧结技术成形或可选地钻孔到第二转子元件中。在此，还要强调的是，优选在烧结技术的变形过程中制成的至少第二孔的直径等于或略微小于至少第一孔的直径。这些第一和第二孔的标准直径优选为2.0mm至5mm。
在接下来的步骤中，将连接元件构造在至少第一孔的孔端部处或孔中部中。如果将连接元件构造在孔端部处，那么第一转子元件就具有盲孔。如果将连接元件构造在孔中部中，那么第一转子元件就具有两个独立的、同轴对置的盲孔。
在随后的方法步骤中设置的是，第一转子元件和第二转子元件彼此叠置，从而使得至少第一孔与至少第二孔对齐。
在进一步的方法步骤中，将能接合的连接元件借助压制元件从至少第一孔的孔壁轴向剪离，从而使能接合的连接元件至少部分地接合到至少第二孔中。尤其地，借助纵向过盈装配，例如通过压制冲头来实现将能接合的连接元件接合到至少第二孔中。在此优选地，能接合的连接元件有一半的轴向长度被接合到至少第二孔中，即，连接元件被安置在至少第一与至少第二的转子元件之间。被剪离且已接合的连接元件的长度根据构建出的、至少两件式的转子的厚度而优选在3mm至20mm之间。
随后，对已连接好的转子还要进行烧结和校准。
替选地，可以将已经提前烧结的转子部件彼此在装配工具中通过剪切接合(Scherfügen)来连接并且在同样的工具中进行校准。
因此，在此可以运用涉及在制造转子时的烧结和校准过程的两个不同的顺序。简要概括来说这意味着：第一优选实施方式设置的是，将两个转子元件包括孔在内由烧结粉末压制成型，紧接着通过剪切接合将两个转子元件连接，并且最后进行烧结并完成校准。一个替选的实施方式设置的是，同样将两个转子元件包括孔在内由烧结粉末压制成型，但是紧接着就已经进行烧结，然后通过剪切接合进行连接(在此仅可选的是烧结芯激光焊接)，并且最后进行校准。
在此值得一提的是：校准烧结部件是对已烧结的具有多烧结孔的表面进行局部再压实，其目的在于补偿烧结过程中的翘曲，也就是提高了重要的功能面或功能元件的尺寸精度还有表面密度、表面硬度、表面质量以及构件的强度，从而在此运用了该方法步骤。再压实可以根据初始材料中的孔隙密度和孔隙大小、压实方法(在压制工具中的变形或滚压)和可能的空间填充的最大100％的变形度而提升。由此，使经校准的面几乎没有孔隙并且在表面区域中的材料密度几乎相当于实心的基础材料的密度(例如在具有约7.8g/cm3的钢的情况下)。
根据本发明的方法因此通过分离和剪切接合将第一和第二转子元件连接起来。该分离和剪切接合技术可以尤其被用于烧结钢部件、钢部件、烧结铝部件、铝部件或塑料部件，从而使该连接方式不仅可以适用于凸轮轴调节器的转子部件，而且也可以适用于例如凸轮轴调节器的定子内的和叶片区域内的其他部件。因此，转子可以利用该技术在基体区域中以及叶片区域中被多次地在过程步骤中进行连接。
在根据本发明的方法的一个优选的实施方式中，借助压制技术或烧结技术来构造能接合的连接元件，从而将粉末柱或烧结芯压入和/或烧结在至少一个第一孔中。
在根据本发明的方法的另一实施方式中，可选的是：能接合的连接元件的第一自由端部和第二自由端部借助压制装置来夹紧并且然后轴向借助压制元件来剪离。以该方式实现了更好地将能接合的连接元件与孔壁分离。此外，还避免了在剪切面上出现材料爆裂。
在根据本发明的方法的另外可选的实施方式中，能接合的连接元件的第一自由端部借助烧结技术的连接或激光焊缝在至少第一孔的孔壁上固定在其安置位上，并且/或者能接合的连接元件的第二自由端部借助烧结技术的连接或激光焊缝在至少第二孔的孔壁上固定在其安置位上。
在装配后直接对优选以相同的接合工具(压制元件或压制装置)组装好的转子的外周侧进行校准，以便闭合接合缝且密封油通道，并且达到推力轴承和/或向心轴承的以及其他功能面(如锁定孔)等的必要的允差精度。
本发明的优点是，利用本发明的方法并且在“分离和剪切接合”方面使得两个转子元件由形状锁合、力锁合和/或材料锁合的组合而彼此连接。因此，得到了具有至少两件式的转子的低成本的液压式凸轮轴调节器，这还(在连接元件安置在孔中的情况下)导致在运行中没有渗漏。
附图说明
下面将结合附图来详细阐述本发明的实施例及其优点。附图中的大小比例并不总是与实际的大小比例相符，这是因为一些形状被简化地示出，而另一些形状为了更清晰起见相比其他的元件而被放大示出。其中：
图1A和图1B示出根据本发明的具有至少两件式的转子的液压凸轮轴调节器的一个实施方式的俯视图和沿着图1A的线A-A的剖视图；
图2A和图2B示出根据本发明的具有至少两件式的转子的液压凸轮轴调节器的另一实施方式的俯视图和沿着图2B的线B-B的剖视图；
图3A至图3C示出用于说明根据本发明的用于连接液压凸轮轴调节器的至少两件式的转子的方法的各个步骤的简化剖视图；
图4A至图4F示出至少两件式的转子的俯视图和各个根据本发明的用于连接至少两件式的转子的方法步骤的(沿着图4A的线C-C的)剖视图。
本发明的相同的或起相同作用的元件使用相同的附图标记。此外，为了概览而在各个附图中仅示出了对于描述各自的附图来说是必需的附图标记。所示的实施方式仅表示可以如何设计出根据本发明的液压凸轮轴调节器、液压凸轮轴调节器的根据本发明的至少两件式的转子以及根据本发明的用于制造液压凸轮轴调节器的转子的方法的示例，而并不表示对本发明的最终限制。
具体实施方式
图1A示出了根据本发明的具有至少两件式的转子2的液压凸轮轴调节器1的一个实施方式的俯视图，而图1B示出了沿着图1A的线A-A的剖视图，转子能够围绕轴线A转动运动。转子2由第一转子元件4和第二转子元件6构成。
根据本发明，第一转子元件4具有四个第一孔8，这些第一孔与第二转子6的四个第二孔10对齐。能接合的连接元件12，优选是粉末柱或烧结芯12在此被安置在每一个第一孔8和第二孔10中，从而使第一转子元件4与第二转子元件6形状锁合地、力锁合地和/或材料锁合地连接。显然也可以提出的是，第一转子元件4利用多于或少于四个的连接元件12与第二转子元件6连接。
图2A示出了根据本发明的具有至少两件式的转子2的液压凸轮轴调节器1的另一实施方式的俯视图，而图1B示出了沿着图2B的线B-B的剖视图。
在此，转子2的第一转子元件4和第二转子元件6具有多个叶片24，这些叶片分别构造出四个第一孔8或四个第二孔10并且各有一个能接合的连接元件从第一孔8到达第二孔10中。但在此也能想到的是，第一转子元件4以叶片24中的多于或少于四个的连接元件12与第二转子元件6连接。
图3A至图3C示出了用于说明根据本发明的用于连接液压式凸轮轴调节器1的至少两件式的转子2的方法的各个步骤的简化的剖视图。第一转子4和第二转子6形成了用于至少两件式的转子2的基础。在如图3A中所示的第一步骤中，将至少第一孔8以烧结技术成形或钻孔在第一转子元件4中，并且将至少第二孔10以烧结技术成形或钻孔在第二转子元件6中。在此，还要强调的是，至少第二孔10的直径D2等于或略微小于至少第一孔8的直径D1。标准直径D1、D2优选为2.0mm至5mm。
在同样在图3A中示出的接下来的步骤中，将连接元件12构造在至少第一孔8的孔中部28中。然而，在本发明的另一实施方式中也能够想到的是，将连接元件12构造在至少第一孔8的孔端部处。如果连接元件12如在此所示的那样被构造在孔中部28中，那么第一转子元件就具有两个独立的、同轴对置的盲孔。优选地，能接合的连接元件12借助压制技术或烧结技术来执行，从而将粉末柱或烧结芯12压入或烧结在至少一个第一孔8中。
在图3B所示的进一步的方法步骤中设置的是，第一转子元件4和第二转子元件6彼此叠置，从而使至少第一孔8与至少第二孔10对齐。随后，借助压制元件30将能接合的连接元件12从至少一个第一孔8的孔壁18轴向剪离，从而使能接合的连接元件12至少部分地被接合到至少第二孔10中。在此，如所示的那样利用压制冲头30作为压制元件来实现对能接合的连接元件12的接合。
可选地，在如在此示例性地在图3B中示出那样的实施方式中，能接合的连接元件12的第一自由端部14和第二自由端部20借助压制装置32来夹紧并且然后轴向借助压制元件30来剪离，从而实现了能接合的连接元件12与孔壁18的更好的分开。
优选地，如图3C中所示的那样，能接合的连接元件12有一半的轴向长度被接合到至少第二孔10中，即，连接元件12居中地安置在至少第一转子元件4与第二转子元件6之间。此外，另一实施方式可选地设置的是，能接合的连接元件12的第一自由端部14借助激光焊缝16在至少第一孔8的孔壁18上固定在其安置位上，并且/或者能接合的连接元件12的第二自由端20部借助激光焊缝16在至少第二孔10的孔壁22上固定在其安置位上。
图4A示出了至少两件式的转子2的俯视图，并且图4B至图4F示出了各个根据本发明的用于连接至少两件式的转子2的方法步骤的(沿着图4A的线C-C的)剖视图。
在图4B和图4C中示出了初始位置。在图4D中示出了形式为粉末柱或烧结芯12的能接合的连接元件被压入或烧结到至少第一孔8中。随后，将已接合好的粉末柱或烧结芯12在纵向过盈装配中部分地接合到至少第二孔10中。图4E示出了这种情况。两个借助接合的粉末柱或接合的烧结芯12连接的转子元件4、6在图4F中示出。
因为在图4A至4F中所示的附图标记已经针对之前的图1至图3C进行了描述，所以在此取消了重新描述。
附图标记列表
1 液压式凸轮轴调节器
2 转子
4 第一转子元件
6 第二转子元件
8 第一孔
10 第二孔
12 能接合的连接元件、粉末柱、烧结芯
14 第一自由端部
16 激光焊缝
18 第一孔的孔壁
20 第二自由端部
22 第二孔的孔壁
24 叶片
28 第一孔的孔中部
30 压制元件
32 压制装置
A 轴线
D1 第一孔的直径
D2 第二孔的直径

Claims (10)

1.液压式凸轮轴调节器(1)，所述液压式凸轮轴调节器具有至少两件式的转子(2)，所述至少两件式的转子能围绕轴线(A)转动运动并且由第一转子元件(4)和第二转子元件(6)构成，
其特征在于，
所述第一转子元件(4)具有至少一个第一孔(8)，所述至少一个第一孔与所述第二转子元件(6)的至少一个第二孔(10)对齐，并且能接合的连接元件(12)安置在所述至少一个第一孔(8)和所述至少一个第二孔(10)中，使得所述第一转子元件(4)与所述第二转子元件(6)形状锁合地、力锁合地和/或材料锁合地连接。
2.根据权利要求1所述的液压式凸轮轴调节器(1)，其中，所述能接合的连接元件(12)的第一自由端部(14)借助烧结技术的连接或激光焊缝(16)在所述至少第一孔(8)的孔壁(18)上固定在其安置位上，并且/或者所述能接合的连接元件(12)的第二自由端部(20)借助烧结技术的连接或激光焊缝(16)在所述至少第二孔(8)的孔壁(22)上固定在其安置位上。
3.根据权利要求1或2所述的液压式凸轮轴调节器(1)，其中，所述能接合的连接元件是粉末柱或烧结芯(12)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的液压式凸轮轴调节器(1)，其中，所述至少两件式的转子(2)的第一转子元件(4)和第二转子元件(6)具有多个叶片(24)，所述多个叶片分别构造出所述至少第一孔(8)或至少第二孔(10)，并且各有一个能接合的连接元件(12)从第一孔(8)到达第二孔(10)中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液压式凸轮轴调节器的至少两件式的转子(2)，
其特征在于，
第一转子元件(4)具有至少一个第一孔(8)，并且第二转子元件(6)具有至少一个第二孔(10)，其中，在所述至少第一孔(8)中压入并且/或者烧结出粉末柱或烧结芯(12)。
6.根据权利要求5所述的至少两件式的转子(2)，其中，所述至少第二孔(10)的直径(D2)等于或略微小于所述至少第一孔(8)的直径(D1)。
7.用于制造液压式凸轮轴调节器(1)的转子(2)的方法，
其特征在于具有以下步骤：
·将至少第一孔(8)以烧结技术成形或钻孔到第一转子元件(4)中，并且将至少第二孔(10)以烧结技术成形或钻孔到第二转子元件(6)中，其中，所述至少第二孔(10)的直径(D2)等于或略微小于所述至少第一孔(8)的直径(D1)；
·将连接元件(12)构造在所述至少第一孔(8)的孔端部处或孔中部(28)中；
·将所述第一转子元件(4)和所述第二转子元件(6)彼此叠置，从而使所述至少第一孔(8)与所述至少第二孔(10)对齐；
·借助压制元件(30)将能接合的连接元件(12)从所述至少一个第一孔(8)的孔壁(18)轴向剪离，从而使所述能接合的连接元件(12)至少部分地接合到所述至少第二孔(10)中；并且
·对已连接好的转子(2)进行烧结以及校准。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，借助压制技术或烧结技术来构造所述能接合的连接元件(12)，从而将粉末柱或烧结芯(12)压入和/或烧结在所述至少一个第一孔(8)中。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，可选的是：所述能接合的连接元件(12)的第一自由端部(14)和第二自由端部(20)借助压制装置(32)来夹紧并且然后轴向借助所述压制元件(30)来剪离。
10.根据权利要求7或9中任一项所述的方法，其中，将所述能接合的连接元件(12)的第一自由端部(14)借助烧结技术的连接或激光焊缝(16)在所述至少第一孔(8)的孔壁(18)上固定在其安置位上，并且将所述能接合的连接元件(12)的第二自由端部(20)借助烧结技术的连接或激光焊缝(16)在所述至少第二孔(8)的孔壁(22)上固定在其安置位上。
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