CN1908384A - 具有降低泄漏的用于叶片型电动机的转子 - Google Patents

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Abstract

一种依照叶片型电动机原理操作(这意味着能够在特定角度内来回移动)的凸轮轴调节器，通常包括定子和转子。转子本身配设为具有至少两个部件的复合系统。部件之一是罩盖。复合系统的另一个部件可以表示为转子芯部。罩盖放置在转子上。

Description

具有降低泄漏的用于叶片型电动机的转子
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴调节器，该凸轮轴调节器以液压可调方式并且依照叶片型电动机原理，可以相对于另一个轴例如曲轴调节内燃机的凸轮轴。
现有技术
存在多种不同类型的凸轮轴调节器，并且在提交日最频繁使用类型的调节器是依照叶片型电动机原理工作的调节器。两个相对于彼此移动的轮子，即同轴放置的定子和转子，它们一起形成液压室，液压室的至少两个腔室反向旋转。随着一个腔室的增大，通过中心螺钉(其它类型的紧固也是已知的)连接到转子上的凸轮轴对于气体交换阀的提前开启定时沿提前打开方向移动，而随着另一个反向旋转的液压室的增大，凸轮轴对于气体交换阀的延迟开启定时会沿着相对于另一个轴延迟的方向移动。表示为液压室的区域也可以更简单地表示为液压区域。液压介质经由通道移入不同的液压区域。在这方面，例如，通道导槽对本申请人是已知的，其中各个通道部分首先沿着凸轮轴本身导引，然后传递到凸轮轴调节器的凸轮轴通道区域中的凸轮轴调节器。通道然后通向部分地位于转子中并且完全由相同的转子材料围绕的各个液压区域。
转子驱动液压通道部分可以从2001年10月1日的US 6439183 B(Denso Corporation)中获知(主要是从其图3、5和6中)并且它们允许连接到液压区域上，且液压区域全部在转子表面上延伸并且由定子内壁罩盖。很显然，与专利公布中公开的具有类似外观的凸轮轴调节器的转子来自挤制叶型，通过沿着延迟转子的平面截断，且通道通过铣削插入转子的平面中。对于这样生产的凸轮轴调节器的试验导致大量液压介质例如发动机油主要在满负荷范围中的大量泄漏。因此不必要的内燃机的能量就被用于将漏入集油槽中的发动机油抽吸回液压室。在试验中，在3巴的操作压力下已经显示出一升的泄漏率。特别是在热空转期间，这种调节器显示为主要的油泄漏点。
另外，具有成员US 6363897B(INA WLZLAGER SCHAEFFLEROHG)24.12.2000和DE 19962981(INA WLZLAGER SCHAEFFLEROHG)24.12.1999的专利同族已知在其第二实施例中使用圆形密封垫圈来将内室密封在定子中。密封件位于调节器的外壁中。凸轮轴调节器的外壁中的开口通过壁中出现的泄漏密封件相对于旋转部分密封起来。
具有其通道完全在转子中延伸的转子的凸轮轴调节器经常配设有圆的钻设的细长通道。通道的圆横截面形状需要较大的钻孔直径而同时由于上述通道形状又需要压力降低。通道的形状可能会生成不希望的压力的降低，因为通道压力的降低还对于液压效率的程度具有负面影响。
发明内容
技术目的
已知一种或另一种类型转子的缺陷，本发明者试图提供一种内燃机的凸轮轴调节器，它可以减少两种已知凸轮轴调节器的缺陷。在这方面，试验了通道的众多设计。在其它当中，考虑了通道的各个通道部分以允许逐个部分地优化。在这方面，通道部分还理解为通道的区域，它们可以包括通道的所有单个通道长度。
技术解决方案
公认的困难至少部分地由如权利要求1所述的凸轮轴调节器克服。适当的制造可能性可以由权利要求9导出。有利的实施例可以由从属权利要求导出。
有利的效果
一种依照叶片型电动机原理操作(这意味着能够在特定角度内来回移动)的凸轮轴调节器，通常包括定子和转子。叶片型电动机类凸轮轴调节器因此可以表示为角运动。定子是由多个零件构成的外套筒。在定子内有至少一个面向定子中心的凸部。叶片可以沿径向朝向凸部和远离凸部移动。大多数已知凸轮轴调节器具有多个例如5个凸部，这些凸部在大体上圆形的定子的外围上通常均匀地分配并且全部面向凸轮轴调节器的中心，在它们之间若干且通常相同数目的转子叶片以往复运动移动。凸轮轴调节器类似于具有两个平面的平面盘。因此，转子也为类似的设计，同样具有两个平面。在转子的叶片和相应的凸部和/或定子之间形成了相对的液压区域，液压介质可以经由通道进入这些液压区域。通道中的至少一个由转子部分地形成。转子本身制成具有至少两个部件的复合系统。部件之一是罩盖。复合系统的另一个部件可以表示为转子芯部。罩盖放置在转子上。转子芯部和罩盖可以视为分层的表面结构，它从侧面以三明治状方式作用。转子芯部的较短的圆周侧面延伸至比较起来明显地更扁平的罩盖。罩盖停留在转子芯部的圆面上。在这方面，它也可以部分地延伸到通道中。也可以说，第二部件插入进入第一部件中。大体上，在罩盖和转子芯部之间具有某些接触。有利地，它们为线性接触。更有利地，可以有多个线性接触。接触应该平行于一侧。被罩盖的通道部分由两个部件形成。还可以想到，罩盖是沿着将被罩盖的通道部分的马蹄形或U剖面形件，这样与平面成90°设置的垂直壁就可以由转子的复合系统的两个部件形成。这些是在转子芯部中延伸的通道部分的侧壁和相应罩盖的侧壁。
在转子的两个平面上具有类似的通道导槽时，也可以为转子芯部的两个面配设相应的罩盖。在这方面，它取决于实际的通道导槽，而不论罩盖是否彼此相同或是否使用不同的罩盖。
尤其有利的是，如果在转子中凸轮轴调节器的固定部分和移动部分接触的点上具有罩盖，附加零件例如凸轮轴、触发器轮或凸轮轴调节器的罩盖也是可以理解的。依照实施例，在凸轮轴通道上具有接触点。这是凸轮轴伸入凸轮轴调节器的点。依照本发明的另一个方面，罩盖与中心螺钉通道接触。中心螺钉通道是用于将凸轮轴调节器固定到凸轮轴上的相关的中心轴向设置的螺钉通向凸轮轴调节器的点。
凸轮轴调节器中的通道必须从液压区域向给油供给液压介质例如，而液压介质来自于驱动马达的另一个区域。有利的通道导槽是供油经由凸轮轴在中心单独地进入，由凸轮轴传递到凸轮轴调节器中的通道，并且从轴向设置的中心给油经过非常短的路径特别是直的路径进入液压区域，像星形点那样。因此凸轮轴调节器中的枢转点就可以在中央由单个连续的罩盖所罩盖。尤其有利的中心罩盖是例如环带。
通道中的压力损失会出现在具有众多分支和转向部分的通道中。与之相反，当通道设计成从中心轴向流入足够地宽并且具有尽可能少的分支和弯曲并且经由转子的平面进入液压区域时，压力损失就会降低。
更有利的方面是罩盖安装成在它们罩盖的通道附近自由地浮动。当液压介质的压力增大时，会远离转子芯部向外挤压罩盖。由于增大的内部压力的泄漏风险越大，临界扭转加载区域就可以更好地密封封闭在凸轮轴中。
为了节省总的结构空间，在转子绕组中配设了环形槽，其中可以插入形成为环形槽的罩盖环。因此，转子芯部及其相应的侧向罩盖(仅仅罩盖转子芯部的一部分)形成单个表面。
另一个优点是选择了适当的材料。烧结金属尤其适于转子芯部，其中适当的通道已经在烧结过程中插入。密封件有利地可以由塑料材料特别是高阻塑料材料制成。通过材料的选择，转子芯部可以有利地安装在凸轮轴上并且针对期望的运行性能继续操作，而同时由于它们的合成性质，密封件可以形成尤其有利的密封性质。
用于生成依照本发明的凸轮轴调节器的相应的制造方法包括生成转子芯部、插入适当的罩盖和在定子外壳中形成整个复合系统的步骤。特别是使用烧结转子芯部，可以在烧结处理的同时在转子芯部中生成朝表面开口的通道。通过使用挤压叶型，转子芯部可以从挤压叶型中切割成其适当厚度处的长度，并且通道在第一处理步骤中插入，例如通过铣削或冲压。
附图说明
通过参照附图可以更好理解本发明，其中图1和图2显示了开式凸轮轴调节器的透视图和侧视图，
图3以纵剖面显示了构造到凸轮轴上的依照本发明的凸轮轴调节器，
图4显示了依照本发明的转子的第一实施例，
图5显示了依照本发明的转子的第二实施例，
图6显示了依照本发明的转子的第三实施例，
图7显示了依照本发明的转子的第四实施例，
图8显示了依照本发明的转子的第五实施例，
图9显示了依照本发明的转子的第六实施例，
图10显示了依照本发明的转子的透视图，并且
图11显示了内部型现有技术的凸轮轴调节器。
本发明的实施例
图1和图2以全景显示了开式凸轮轴调节器1。在定子3中设置了转子5，其叶片11安装成可以利用液压压力在单个凸部7、9之间来回移动。定子3的一个面可选地还包括链轮51。在图1和图2中的凸轮轴调节器的视图显示具有定子外壳73的开放定子。定子外壳73可以制成具有整体式链轮51的单件的盘，或者是多个零件，其形式为在一侧罩盖有链轮51的接收环。转子5可以形成有轴向凹部，该轴向凹部用作将转子紧固到输出轴上的装置，在附图中该装置为中心螺钉导槽57。凸轮轴调节器的盘状部件可以通过在它们的圆周上分布的埋头孔螺钉保持在一起，这些埋头孔螺钉可以穿过凸部7、9中的突起孔53分别到达定子外壳73的另一侧。可以在凸轮轴调节器1的不同点上可选地插入密封件，从而在操作过程中相对于周围环境密封第一液压区域17或第二液压区域19。作为实例，显示了沿外围布置在定子3的边缘区域中的圆周定子密封件55和围绕突起孔53设置的环形突起孔密封件59。转子5具有星形外观，其叶片11将两个液压区域17、19分开，具有两面13、15。在操作过程中，定子3和转子5几乎连续地移动，而液压区域17、19的油应该能够以保持腔室尽可能液密的方式供给和排放。
图3中的凸轮轴调节器1在视图中是穿过凸轮轴67上的中心螺钉61显示的，凸轮轴调节器1包括定子3和转子5。除转子5之外，定子外壳73还围绕着各液压区域17、19。在所示实施例中，除了其它之外，使用凸轮轴67来导引加压液压介质经由第一凹槽69和第二凹槽71、经由在凸轮轴中延伸的第一和第二进料通道63、65并且经由第一和第二通道21、23到达液压区域17、19。图3中所示的多层定子外壳73由设计为罩盖的链轮51密封，链轮51位于凸轮轴一侧，这样凸轮轴67就会在凸轮轴67和转子的一个平面之间产生摩擦连接，且凸轮轴67利用中心螺钉61通过凸轮轴通道37与转子5接合，而中心螺钉61拧紧到凸轮轴67的端部中，通过中心螺钉通道接合转子5。在所提供的实施例中，中心螺钉导槽配设有比中心螺钉61的柄直径更大的直径，这样中心螺钉61就齐平地围绕，可以说由直径差中的液压介质承载的油用作给油43，一部分油通道可以通向其中一个平面。其它的通道部分例如33，在转子芯部31中部分地延伸，并且跨接在旋转零件例如中心螺钉61和相对准固定部分例如定子外壳73之间的接触点35，过渡出现于在转子芯部31的边缘上延伸的第一通道21和第二通道23之间。作为旋转通道提供的区域41由三明治状结构的多层转子5的第二部件27封闭地密封，密封方式为对摩擦不敏感并且对扭转有阻力。第一部件25和第二部件27可选地与更多部件一起形成转子5。第二部件27至少部分地插入第一部件25中，这样由穿过第一通道21和第二通道23的通道导槽的几个孔形成的狭缝就会生成转子5的间断的第一平面13和第二平面15。转子5的平面13、15掠过接触线(也可以是单个通道部分33)，并且掠过定子侧壁49特别是内定子侧壁。
可以从图4、5、6、7、8和9中派生出作为依照本发明构成的具有大型横向表面的转子通道导槽的六个不同的实施例。在图4中给油43进入叶片11之间的膨胀部分，从转子5的中央部分地沿径向移出中心螺钉导槽57，并且沿着转子5的第一平面13沿叶片11的方向笔直向外移出。在转子5的边缘区域中导引的通道21在转子叶片之间的圆弧形连接部处开放。通道21终止的位置相对于通道23偏移滑移和/或调节的角度，通道23位于背面即转子5的第二平面15上，并且可以提供另一个液压区域。依照图5的转子5的设计大体上类似于图4中的转子5。两个转子5包括锤状叶片11，锤状叶片11在其径向外叶片端部上具有加宽的密封长度。然而，图4和图5中的转子5的不同之处在于罩盖29的类型和/或罩盖29和通道21之间的配合。图4和图5中的罩盖29是小的四边形且优选为正方形的板，这些板的长度等于凸轮轴调节器1的移动和固定部分之间的接触点加上额外的剩余密封部分，在一种情形下，罩盖29是确实插入通道21中并且干涉配合在转子芯部31中的精确装配的夹具罩盖，在另一种情形下，罩盖29相对于转子5的位置浮动固定，高度可调节并且可以在压力下向外压在定子侧壁49上。图4、5两图显示显示了转子5的一个平面13的三维视图，偏移过转子5的旋转角的通道23仅仅可见于通过其通道端部与后部相对第二平面15上的轮廓中。两个通道21、23在转子芯部31的边缘区域内延伸。在面向转子内部的面上，通道21、23具有通向彼此平行延伸的纵向壁的半圆形通道基底区域。给油43沿着并且围绕中心螺钉导槽57延伸，从而在中心螺钉导槽末端以星形沿径向发散到通道21中。在希望节省材料时，有利的是设计与通道相同数目的罩盖29，因为只有特别会受到泄漏影响的临界区域会被密封。
图6和图7同样彼此非常类似。图7显示了在液压介质加压时可以从通道基底升起的压力作用的可定位罩盖29。在图6中，罩盖29处于围绕转子5的转子芯部31的固定位置中。罩盖29制成一个整体。它跨接所有通道21，并且由位于各通道罩盖中心的连接环保持在一起。依照图6和图7的整体罩盖29在希望保持生产成本尽可能低时非常有利，因为所有的通道21在一个操作中被完全覆盖。
依照图8和图9的罩盖29的形状为环带45，它位于环形槽47中，环形槽47在叶片11附近在转子芯部的一个面13的未罩盖的表面上沿圆周延伸。只有通道21的个别部分被罩盖。依照图8的转子5配设有精确配合的罩盖29，而依照图9的转子5配设有柔性的可移动罩盖29。
图10显示了转子5的另一个面15，其中罩盖29跨接通道23的通道部分33，与转子5的第一面13上的罩盖29相比，通道23位于另一个直径上，例如更大半径上。给油通道位于转子5的正面13的中心给油43外部，沿径向接近转子芯部31的叶片11。为了节省零件数目，设计成环带45的罩盖29具有与图8或图9的环形罩盖相同的直径和相同的半径。
在图11中所示的内部型凸轮轴调节器1通过凸轮轴67上的轴向延伸中心螺钉61拧紧到定子3和转子5上，凸轮轴67以油密的方式借助于中心螺钉61的头部将转子5非强制地压在第一进料通道63和第二进料通道65上。中心螺丝通道39出现在中心螺钉61的螺钉头一侧，凸轮轴通道37出现在转子5的另一面15上，面13的朝向背对中心螺钉通道39。定子3由包括整体链轮51和定子外壳73的多个部件组成。转子5在其角位移过程中掠过定子侧壁49。围绕中心螺钉61延伸的给油43经由若干通道向液压区域17或19供给液压介质，在本实施例中，这些通道完全在内部。液压介质由凸轮轴67经由位于凸轮轴67中的两个凹槽69、71传递至凸轮轴调节器1。
图4至图9中所示的通道导槽也可以与图11中所示的转子芯部31中的两个通道之一结合。
上文公开的本发明也可以使用另一个术语表示为用于转子通道的浮动环形密封件，该浮动环形密封件密封地并且浮动地罩盖压力室进料通道，压力室进料通道在操作过程中相对于转子连接的旋转通道位于转子的纵向面中，从而将相对于发动机区域中平行于转子的空腔中的泄漏减小到最低。在这方面，依照一个主要方面，本发明的特征在于，使用增大的压力即通常处于内燃机油泵的较高旋转速度下，密封功能会进一步增强并且泄漏会降低。
可以理解，在本说明书的范围内，仅仅说明了个别实施例，这些实施例用于阐明总的发明构思而不限制所说明的实施例。在这方面，同样合理的是具有相同的复合系统特性的材料例如塑料-塑料、金属-金属等的适当选择属于本发明。依照本发明的转子的实际通道设计类似地并不限于实施例。
表1
  1   凸轮轴调节器
  3   定子
  5   转子
  7   第一凸部
  9   第二凸部
  11   叶片
  13   转子的第一平面
  15   转子的第二平面
  17   第一液压区域
  19   第二液压区域
  21   第一通道
  23   第二通道
  25   第一部件
  27   第二部件
  29   罩盖
  31   转子芯部
  33   通道部分
  35   接触点
  37   凸轮轴通道
  39   中心螺钉通道
  41   旋转通道
  43   给油
  45   环带
  47   环形槽
  49   定子侧壁
  51   链轮
  53   突起孔
  55   圆周定子密封件
  57   (转子中的)中心螺钉导槽
  59   突起孔密封件
  61   中心螺钉
  63   第一进料通道
  65   第二进料通道
  67   凸轮轴
  69   第一凹槽，优选地为圆周的
  71   第二凹槽，优选地为圆周的
  73   定子外壳
参考文献
US 6439183B(DENSO CORPORATION)01.10.2001
US 6363897B(INA WLZLAGER SCHAEFFLER OHG)24.12.2000
DE 19962981 A(INA WLZLAGER  SCHAEFFLER OHG)24.12.1999

Claims (10)

1.一种依照叶片型电动机原理的凸轮轴调节器(1)，包括定子(3)和转子(5)，所述定子(3)具有至少一个面向其中心的凸部(7)，所述转子(5)具有至少一个位于凸部(7)附近的叶片(11)，所述转子(5)可在角度方向上移动并具有第一和第二平面(13，15)，通过转子(5)的角运动，在这两个平面(13，15)之间形成至少两个反向旋转的液压区域(17，19)，以及通向液压区域(17，19)的通道(21，23)，通道(21，23)中的一个至少部分地通过转子(5)，其中转子(5)设置成至少两个部件(25，27)、罩盖(29)和转子芯部(31)的复合系统，它们接触时形成平行于一个面(13，15)的盖住的通道部分(33)。
2.如权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，第一部件(25)是罩盖(29)，第二部件(27)是转子芯部(31)并且第二部件(27)插入第一部件(25)中。
3.如权利要求1或2所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，通道(21，23)平行于转子(5)中的第一和第二面(13，15)延伸并且它们由各自的一个部件(25)罩盖成为盖住的通道(33)。
4.如权利要求1至3所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述罩盖(29)特别是在凸轮轴通道(37)上，尤其是在中央螺钉通道(39)上，优选地在转子(5)和定子(3)之间的所有旋转通道上，形成转子(5)上与凸轮轴调节器(1)的固定部件和移动部件接触的接触点(35)，所述凸轮轴调节器(1)包括其附加部件，例如凸轮轴(67)、触发器轮和罩盖。
5.如上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，从液压区域(17，19)通向中心给油(43)的通道(21，23)优选地轴向定位在转子(5)中，并且利用类似星点分开并且特别是通过环带(45)连接在一起的罩盖(29)形成罩盖的通道部分(33)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，通道(21，23)从轴向进料通道(63，65)通向液压区域(17，19)，所述通道(21，23)优选沿径向延伸经过从进料通道(63，65)的最短的可能的路径，设置成没有分支并且在转子(5)的平面(13，15)中弯曲。
7.如上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述通道(21，23)是浮动通道，在填充液压介质特别是加压液压介质时，所述通道(21，23)密封地将罩盖(29)远离转子芯部(31)向外挤压到定子侧壁(49)上。
8.如权利要求5或6所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述环带(45)位于环形槽(47)中，所述环形槽(47)优选密封地在转子(5)的整个面(13，15)上延伸。
9.如上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，复合系统的外罩盖(29)是塑料材料元件并且位于复合系统的外罩盖(29)之间的转子芯部(31)由金属制成，且优选由烧结金属制成。
10.一种用于制造如权利要求1至9中任一项所述凸轮轴调节器
(1)的方法，包括如下步骤：
a)提供转子芯部(31)，该转子芯部(31)具有朝表面开口的通道，
b)在转子芯部(31)的至少一个环形槽(47)中插入罩盖(29)，并且
c)将转子(5)的复合系统插入定子外壳(73)中。
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