DE19740215A1 - Drehphaseneinstellvorrichtung mit einer Kunstharzdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehphaseneinstellvorrichtung, die beispielsweise für eine Ventilöffnungszeiteneinstellvorrichtung verwendet wird, die die Öffnungs- und Schließzeiten (Ventilzeitgebung) von Einlaßventilen und Auslaßventilen einer Brennkraftmaschine (Motor) in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen einstellt.

Bei einer herkömmlichen Ventilöffnungszeiteneinstellvorrichtung zum Einstellen der Ventilzeitgebung von Einlaßventilen und Auslaßventilen eines Motors, wie sie in den Dokumenten JP-A-5-214907 oder JP-U-2- 50105 offenbart ist, wird eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle als ein Antriebselement des Motors über einen Antriebskraftübertragungsmechanismus auf eine Nockenwelle als ein angetriebenes Element übertragen. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus kann von einer Flügelart sein, wobei Flügel in einem Gehäuse untergebracht sind und gegenüber diesem drehbar sind, und wobei der Drehphasenunterschied der Flügel gegenüber dem Gehäuse durch den Fluiddruck des Arbeitsfluids eingestellt wird.

Bei der Vorrichtung nach dem Dokument JP-A-5-214907 weist ein Gehäuse eine Umfangswand und ein Paar Seitenwände auf, die axiale Seitenenden der Umfangswand abdecken. Dieses Gehäuse mit den drei Konstruktionsteilen verursacht die folgenden Nachteile:
(1) es wird an der Anschlußfläche zwischen der Umfangswand und den Seitenwänden eine Dichtung benötigt, um das Leck eines Arbeitsfluids zu begrenzen, was dazu führt, daß sich die Anzahl der Teile erhöht und daß der Außendurchmesser des Gehäuses durch eine Nut für die Aufnahme der Dichtung zwischen der Umfangswand und den Seitenwänden vergrößert wird.

• (2) die Mitten der Lagerteile der Seitenwände des Gehäuses weichen aufgrund Änderungen der Bearbeitungsgenauigkeit und der Montagegenauigkeit der Teile voneinander ab.

Bei der Vorrichtung nach dem Dokument JP-U-2-50105 sind im Gegensatz zu der vorstehenden Vorrichtung eine Umfangswand und eine Radseitenwand einstückig hergestellt, die ein Gehäuse bilden. Dieses Gehäuse verursacht nicht die vorstehenden Nachteile. Jedoch ist bei diesem Gehäuse der einstückigen Art der Durchmesser der Radseitenwand durch den Durchmesser der Umfangswand festgelegt. Folglich kann die radiale Größe der Radseitenwand nicht reduziert werden. Des weiteren ist die innere abgewinkelte Ecke zwischen der Umfangswand und der Seitenwand geglättet, wenn die Umfangswand und eine Seitenwand einstückig ausgebildet sind, wodurch dort eine niedrige Dichtigkeit verursacht wird. Darüber hinaus ist das Material für das Gehäuse bezüglich seiner Steifigkeit, Festigkeit und dergleichen beschränkt.

Wenn eine Dichtung 112 in einem drehenden gleitenden Teil zwischen einem Flügel 110 und einem Gehäuse 111 angeordnet ist, wie in Fig. 11 gezeigt ist, um eine Fluiddruckkammer abzudichten, der zum Antreiben des Flügels 110 das Arbeitsfluid zugeführt wird, ist es wahrscheinlich, daß an dem Gehäuse 111 eine Verschleißstufe 111a verursacht wird, wenn die Dichtung 112 eine höhere Härte (verschleißverursachende Eigenschaften) als das Gehäuse 111 hat. Die Verschleißstufe 111a erscheint an Stellen, an denen die Dichtung 111 öfter gleitet. Wenn die Dichtung 112 gleitet und die Verschleißstufe 111a erreicht, nimmt die Dichtung 112 den Fluiddruck in der Pfeilrichtung A von der Seite des Gehäuses 111 auf und kann in die Seite des Flügels 110 gedrückt werden. Das verursacht das Leck des Arbeitsfluids zwischen den an beiden Umfangsseiten des Flügels 111 vorgesehenen Fluiddruckkammern, und es wird schwierig, den Flügel 110 an der in Fig. 11 gezeigten Position zu halten. Dieser stellenweise Verschleiß des Gehäuses wird verhindern, daß der Flügel an der Zwischenlage gesteuert und gehalten wird. Obwohl es möglich ist, den Verschleiß des Gehäuses durch die Verwendung eines harten Materials wie beispielsweise Eisen zu begrenzen, wird eine derartiges Material die Produktionskosten und das Gewicht des Gehäuses erhöhen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer Drehphaseneinstellvorrichtung, wobei die vorstehenden Nachteile vermieden werden.

Ein Merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer Drehphaseneinstellvorrichtung mit einer guten Dichtigkeit, einer geringeren Anzahl an Teilen, einem geringeren Gewicht, die kompakt hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß ist eine Seitenwand eines Gehäuses an einem Element aus einem Antriebselement und einem angetriebenen Element befestigt, während die andere Seitenwand des Gehäuses einstückig mit einer Umfangswand des Gehäuses hergestellt ist. Eine aus einem Material mit einer geringeren Härte als das Gehäuse hergestellte Dichtung ist zwischen dem Gehäuse und einem Flügel vorgesehen.

Das Gehäuse ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, während die Dichtung aus einem PPS-Kunstharz (Polyphenylsulfid) hergestellt ist, insbesondere aus einem PPS-Kunstharz, das mit einem anorganischen Füllmaterial vermischt ist.

Vorzugsweise ist das anorganische Füllmaterial härter als das PPS-Kunstharz, aber weniger hart als das Gehäuse.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich erscheinen, wobei:

Fig. 1 eine Schnittansicht von vorne einer Drehphaseneinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Seitenschnittansicht der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht der Anordnung einer bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Dichtung zeigt;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Spalts zwischen einer Umfangswand und einem Flügelrotor bei dem Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Betriebszustands der Dichtung bei dem Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 6 eine vergrößerte Detailansicht der Fig. 5 zeigt;

Fig. 7A bis 7C schematische Schnittansichten des fortschreitenden Verschleißes der Dichtung zeigen;

Fig. 8A ein kennzeichnendes Diagramm der Beziehung zwischen einem bei der Dichtung verwendeten Füllmaterial und dem
Verschleiß zeigt, und Fig. 8B eine schematische Ansicht eines Versuchsystems zum Messen des Verschleißes zeigt;

Fig. 9 eine schematische Schnittansicht einer Vergleichsanordnung einer Dichtung zeigt;

Fig. 10 eine schematische Ansicht einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels zeigt; und

Fig. 11 eine Teilschnittansicht von vorne einer herkömmlichen Vorrichtung zeigt.

Eine erfindungsgemäße Drehphaseneinstellvorrichtung wird unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben, die zum Einstellen der Öffnungs- und Schließzeiten des Einlaß- oder Auslaßventils einer Brennkraftmaschine verwendet wird.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Nockenwellenrad 1 vorgesehen, um über einen (nicht gezeigten) Getriebestrang eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle 1a eines Motors (Antriebselement) aufzunehmen, um sich synchron mit der Kurbelwelle 1a zu drehen. Eine Nockenwelle (angetriebenes Element) 2 ist vorgesehen, um eine Antriebskraft von dem Nockenwellenrad 1 aufzunehmen, um die (nicht gezeigten) Einlaßventile oder Auslaßventile des Motors anzutreiben. Die Nockenwelle 2 ist gegenüber dem Nockenwellenrad 1 mit einem Drehphasenunterschied drehbar gehalten. Das Nockenwellenrad 1 und die Nockenwelle 2 sind beim Betrachten in der Richtung X in Fig. 2 in der Fig. 1 im Uhrzeigersinn drehbar. Diese Richtung im Uhrzeigersinn stimmt mit einer Vorwärtsrichtung der Ventilöffnungs- und Ventilschließzeit überein.

Eine hintere Platte 18 in einer dünnen Ringplatte ist zwischen dem Nockenwellenrad 1 und einer Seitenwand 3a eines zylindrischen Gleitgehäuses 3 zwischengesetzt, um ein Fluidleck zwischen dem Nockenwellenrad 1 und dem Gleitgehäuse 3 zu begrenzen. Das Nockenwellenrad 1, das Gleitgehäuse 3 und die hintere Platte 18 sind koaxial angeordnet und durch Bolzen 20 fest befestigt, um eine Gehäuseeinheit zu bilden und sich zusammen als ein Antriebsseitendrehkörper zu drehen.

Das Gleitgehäuse 3 weist eine Umfangswand 4 und eine vordere Platte 5 als eine Seitenwand auf, die durch einen Aluminiumspritzguß einstückig hergestellt sind. Da das Gleitgehäuse 3 separat von dem Nockenwellenrad 1 hergestellt wird, kann das Nockenwellenrad 1 mit einem kleineren Durchmesser als das Gleitgehäuse 3 hergestellt werden, wenn das erwünscht ist. Das Gleitgehäuse 3 hat trapezförmige Gleitschuhe 3a, 3b und 3c, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind und mit einem im allgemeinen gleichen Winkelabstand beabstandet sind. Fächerförmige Kammern 40 sind als aufnehmende Kammern für jeweilige Flügel 9a, 9b und 9c an drei Umfangsstellen vorgesehen, wobei zwischen zwei benachbarten Gleitschuhen der Gleitschuhe 3a, 3b und 3c Aussparungen vorgesehen sind. Jede der inneren Umfangsflächen der Gleitschuhe 3a, 3b und 3c ist im Schnitt bogenförmig ausgebildet.

Ein Flügelrotor 9 als eine Flügeleinheit hat die Flügel 9a, 9b und 9c, die mit gleichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind und in den entsprechenden fächerförmigen Kammern 40 drehbar untergebracht sind, die in der Umfangsrichtung zwischen benachbarten zwei der Gleitschuhe 3a, 3b und 3c angeordnet sind. Der Flügelrotor 9 und eine Buchse 6 sind durch einen Bolzen 21 einstückig mit der Nockenwelle 2 befestigt, um einen abtriebsseitigen Drehkörper zu bilden. Die mit dem Flügelrotor 9 einstückig befestigte Buchse 6 ist in die innere Wand der vorderen Platte 5 so eingepaßt, daß sie gegenüber der vorderen Platte 5 drehbar ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine abgewinkelte Ecke 3d der inneren Wandfläche des Gehäuses 3, die durch die Umfangswand 4 und die vordere Platte 5 ausgebildet ist, nicht rechtwinklig, sondern geglättet. Diese Ecke 3d wird zwangsläufig durch den Verschleiß einer Gußform bei dem Gußverfahren oder durch den Verschleiß eines Schnittwerkzeugs bei dem spanabhebenden Verfahren verursacht. Die axiale Länge L1 zwischen der vorderen Platte 5 und der hinteren Platte 18 ist auf 22 bis 25 mm eingerichtet.

Ein kleiner Spalt 50 ist zwischen den äußeren Umfangsflächen des Flügelrotors 9 und den inneren Umfangsflächen der Umfangswand 4 vorgesehen, wie in Fig. 4 gezeigt ist, so daß der Flügelrotor 9 und das Gleitgehäuse 3 gegenseitig drehbar gehalten werden. Der Betrag des Spalts 50 wird so festgelegt, daß eine Störung zwischen dem Flügelrotor 9 und der abgewinkelten Ecke 3d beseitigt wird und daß die radialen Mitten des Gleitgehäuses 3 und des Flügelrotors 9 in Position ausgerichtet werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Dichtung 16 in einer sich axial erstreckenden Nut 9e aufgenommen, die an der äußeren Umfangswand der Flügel 9a, 9b und 9c und in der äußeren Umfangswand einer Nabe 9d des Flügelrotors 9 ausgebildet ist, und sie wird durch eine jeweilige Feder 17 radial nach außen vorgespannt, um ein Leck des Arbeitsfluids zwischen den Fluiddruckkammern zu begrenzen.

Die Dichtung 16 ist aus einem PPS-Kunstharz (Polyphenylsulfid) als ein Grundmaterial hergestellt und mit einem anorganischen Füllmaterial vermischt, das härter ist als das PPS-Kunstharz ist. Das PPS-Kunstharz wird bevorzugt, weil es für eine geringere Verschlechterung eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Ölen hat und es unwahrscheinlich ist, daß es aufquillt. Sowohl das PPS-Kunstharz als auch das anorganische Füllmaterial sind weicher als das Gleitgehäuse (Aluminium) 3. Die Dichtung 16 ist durch die Blattfeder 17 vorgespannt und nimmt die Fliehkraft radial nach außen zu der Umfangswand 4 so auf, daß das Arbeitsfluid durch den Spalt 50 zwischen den benachbarten Fluidkammern leckt. Das PPS-Kunstharz für das Grundmaterial der Dichtung 16 kann ein anderes Kunstharz sein, wie beispielsweise PA1 (Polyamid Imid), P1 (Polyimid), PEEK (Polyäther-Äther-Keton), PET (Polyethylenterephtalat), PBT (Polybuthylenterephtalat), PEN (Polyethylennaphtalat), PA (Polyamid), POM (Polyoximethylen), Phenol und Teflon.

Die axiale Länge L2 der Dichtung 16 wird so eingerichtet, daß sie kürzer als L1 ist. Außerdem wird der Vorsprung f der Dichtung 16 (Fig. 5) von dem Flügelrotor 9, d. h. der Betrag des Spalts 50 folgendermaßen festgelegt, wobei a der innere Radius des Gleitgehäuses ist, b ist der äußere Radius des Flügelrotors 9 und c ist die radiale Länge der abgewinkelten Ecke der inneren Wand (Fig. 4).

f = a - b < c + (radiale Abweichung zwischen den Mitten des Gehäuses 3 und des Flügelrotors 9).

In Fig. 6 bezeichnen P1 und P2 Arbeitsfluiddrücke, die die Dichtung 16 jeweils von einer vorstellenden Fluiddruckkammer 13, 14 oder 15 und von der rückstellenden Fluiddruckkammer 10, 11 oder 12 aufnimmt, und d bezeichnet die radiale Dicke der Dichtung 16.

Die rückstellenden Fluiddruckkammern 10, 11 und 12 sind jeweils zwischen dem Gleitschuh 3a und dem Flügel 9a, zwischen dem Gleitschuh 3b und dem Flügel 9b und zwischen dem Gleitschuh 3c und dem Flügel 9c definiert. Die vorstellenden Fluiddruckkammern 13, 14 und 15 sind jeweils zwischen dem Gleitschuh 3a und dem Flügel 9b, zwischen dem Gleitschuh 3b und dem Flügel 9c und zwischen dem Gleitschuh 3c und dem Flügel 9a definiert.

Gemäß dem vorstehenden Aufbau ist es möglich, daß die Nockenwelle 2 und der Flügelrotor 9 sich koaxial und relativ zu dem Gleitgehäuse 3 und dem Nockenwellenrad 1 drehen.

Ein Führungsring 19 ist in die innere Wand des Flügels 9a eingepreßt, der eine Aufnahmeöffnung 23 hat, und ein Anschlagkolben 7 wird somit innerhalb dem Flügel 9a aufgenommen, der in der axialen Richtung der Nockenwelle 2 gleitfähig ist, während er durch eine Feder 8 zu der vorderen Platte 5 vorgespannt wird. Eine Anschlagöffnung 5a ist in der vorderen Platte 5 ausgebildet und ein Führungsring 22 mit einer konischen Öffnung 22a ist in die Anschlagöffnung 5a eingepreßt. Der Anschlagkolben 7, der die Vorspannkraft der Feder 8 aufnimmt, kann in die konische Öffnung 22a hinein bewegt werden. Ein in dem Nockenwellenrad 1 ausgebildeter Verbindungskanal 24 ist mit der Aufnahmeöffnung 23 an der rechten Seite der Fig. 2 verbunden und zu der Atmosphäre offen, so daß die axiale Bewegung des Anschlagkolbens 7 nicht begrenzt ist.

Eine Fluiddruckkammer 37 an der linken Seite des Flansches 7a in Fig. 2 ist durch einen Fluidkanal 39 mit der vorstellenden Fluiddruckkammer 15 verbunden. Wenn das Arbeitsfluid der vorstellenden Fluiddruckkammer 15 zugeführt wird, bewegt sich der Anschlagkolben 7 gegen die Vorspannkraft der Feder 8 aus der konischen Öffnung 22a heraus. Eine an der oberen Seite des Anschlagkolbens 7 ausgebildete Fluiddruckkammer 38 ist durch einen in Fig. 1 gezeigten Fluidkanal 41 mit der rückstellenden Fluiddruckkammer 10 verbunden. Wenn das Arbeitsfluid der rückstellenden Fluiddruckkammer 10 zugeführt wird, bewegt sich der Anschlagkolben 7 gegen die Vorspannkraft der Feder 8 aus der konischen Öffnung 22a heraus.

Die Positionen des Anschlagkolbens 7 und der konischen Öffnung 22a sind so festgelegt, daß der Anschlagkolben 7 in die konische Öffnung 22a eingepaßt ist, wenn sich die Nockenwelle 2 in der am meisten rückgestellten Position gegenüber der Kurbelwelle 1a befindet, d. h., wenn sich der Flügelrotor 9 an der am meisten rückgestellten Position gegenüber dem Gleitgehäuse 3 befindet. Somit schaffen der Anschlagkolben 7 und die konische Öffnung 22a einen Sperrmechanismus.

Die Nabe 9d des Flügelrotors 9 hat einen Fluidkanal 29 an einer Position, an der sie an einem axialen Ende der Buchse 5 anliegt, und einen Fluidkanal 33 an einer Position, an der sie an dem axialen Ende der Nockenwelle 2 anliegt. Die Fluidkanäle 29 und 33 sind bogenförmig ausgebildet. Der Fluidkanal 29 ist durch Fluidkanäle 25 und 27 mit einer Fluidquelle oder einem (nicht gezeigten) Ablaß verbunden. Des weiteren ist der Fluidkanal 29 durch Fluidkanäle 30, 31 und 32 mit den rückstellenden Fluiddruckkammern 10, 11 und 12 verbunden und durch einen Fluidkanal 41 mit der Fluiddruckkammer 38 verbunden.

Der Fluidkanal 33 ist durch Fluidkanäle 26 und 28 mit der Fluidquelle oder einem (nicht gezeigten) Ablaß verbunden. Des weiteren ist der Fluidkanal 33 durch Fluidkanäle 34, 35 und 36 mit den vorstellenden Fluiddruckkammern 13, 14 und 15 verbunden und durch die vorstellende Fluiddruckkammer 15 und einen Fluidkanal 39 mit der Fluiddruckkammer 37 verbunden.

Die vorstehende Drehphaseneinstellvorrichtung wirkt folgendermaßen.

Wie in der Technik bereits bekannt ist, wird der Anschlagkolben 7 während einem normalen Motorbetrieb durch das den rückstellenden Fluiddruckkammern 10, 11, 12 und den vorstellenden Fluiddruckkammern 13, 14, 15 zugeführte Arbeitsfluid so von der konischen Öffnung 22a herausgehalten, daß der Flügelrotor gegenüber dem Gleitgehäuse 3 drehbar ist. Die Ventilöffnungs- und Ventilschließzeit, d. h. der Drehphasenunterschied zwischen der Kurbelwelle 1a und der Nockenwelle 2 wird durch das Einstellen des Fluiddrucks gesteuert, der den Fluiddruckkammern 10 bis 15 zugeführt wird.

Wenn der Motor anhält, wird das Arbeitsfluid nicht den rückstellenden Fluiddruckkammern 10, 11, 12 und den vorstellenden Fluiddruckkammern 13, 14, 15 zugeführt, so daß der Flügelrotor 9 an der am meisten rückgestellten Position gegenüber dem Gleitgehäuse 3 anhält, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Da das Arbeitsfluid weder der Fluiddruckkammer 37 noch 38 zugeführt wird, wird der Anschlagkolben 7 durch die Vorspannkraft der Feder 8 in die konische Öffnung 22a eingepaßt.

Selbst nach dem erneuten Start des Motors wird der Anschlagkolben 7 so gehalten, daß er in die konische Öffnung 22a eingepaßt ist, bis das Arbeitsfluid den Fluiddruckkammern 10 bis 15 so zugeführt wird, daß die Nockenwelle 2 an der am meisten rückgestellten Winkelposition gegenüber der Kurbelwelle 1a gehalten wird. Somit ist während der Zeitspanne bevor das Arbeitsfluid jeder Fluiddruckkammer zugeführt wird der Flügelrotor 9 mit der vorderen Platte 5 arretiert, um zu verhindern, daß das Gleitgehäuse 3 und der Flügelrotor 9 aufgrund von Drehmomentschwankungen der Nockenwelle gegeneinander stoßen.

Wenn das Arbeitsfluid den rückstellenden Fluiddruckkammern 10, 11, 12 oder den vorstellenden Fluiddruckkammern 13, 14, 15 zugeführt wird, wird es auch den Fluiddruckkammern 37 oder 38 zugeführt. Der Anschlagkolben 7, der den Fluiddruck in Fig. 2 in der Richtung nach rechts aufnimmt, bewegt sich gegen die Vorspannkraft der Feder 8 aus der konischen Öffnung 22a heraus. Wenn somit die vordere Platte 5 und der Flügelrotor 9 von dem arretierten Zustand freigegeben werden, wird es dem Flügelrotor 9 ermöglicht, sich ansprechend auf den Druck des Arbeitsfluids gegenüber dem Gleitgehäuse 3 zu drehen, das den rückstellenden Fluiddruckkammern 10, 11, 12 und den vorstellenden Fluiddruckkammern 13, 14, 15 zugeführt wird. Somit wird die relative Drehphase oder Winkelphase der Nockenwelle 2 gegenüber der Kurbelwelle 1a eingestellt.

Die Dichtung 16 verschleißt fortschreitend, wie in Fig. 7A bis 7C gezeigt ist.

Im Anfangsstadium (Fig. 7A), wobei die Dichtung 16 zunächst in den Flügelrotor 9 (insbesondere in die Nut 9e) eingepaßt ist, sind alle Ecken der Dichtung 16 rechtwinklig. Obwohl die Dichtung 16 durch die Vorspannkraft der Blattfeder 17 und die Fliehkraft in der Pfeilrichtung vorgespannt gehalten wird, wird das obere Ende der Dichtung 16 durch die abgewinkelte Ecke 3d gehalten und der Kontakt mit der inneren Wand des Gleitgehäuses 3 (Umfangswand 4) wird begrenzt, und deshalb konzentriert sich die Kraft auf die abgewinkelte Ecke der Dichtung 16, die über die innere abgewinkelte Ecke 3d gleitet. Wenn die Dichtung 16 aus einem weicheren Material als das Gleitgehäuse 3 hergestellt ist, neigt die abgewinkelte Ecke (Schulter) der Dichtung 16 dazu, so zu verschleißen, wie in Fig. 7B gezeigt ist, denn sich der Flügelrotor 9 hin- und herbewegt, wodurch es der Dichtung 16 ermöglicht wird, sich näher zu der inneren Wand des Gleitgehäuses 3 zu bewegen. Wenn der Verschleiß der Dichtung 16 fortschreitet und die Dichtung 16 mit der inneren Wand des Gleitgehäuses 3 für eine gleitende Bewegung in Kontakt tritt, konzentriert sich die Kraft nicht auf die abgewinkelte Ecke der Dichtung 16. Somit endet der anfängliche stellenweise Verschleiß der Dichtung 16 und der Verschleiß schreitet an dem gesamten oberen Ende der Dichtung 16 fort.

Wenn die Dichtung 16 so verschleißt, daß die Form ihrer abgewinkelten Ecke mit der Form der inneren abgewinkelten Ecke 3d des Gleitgehäuses 3 übereinstimmt, verschwindet der radiale Spalt zwischen der Umfangswand 4 und der Dichtung 16. Folglich begrenzt die Dichtung 16 sicher das Leck des Arbeitsfluids zwischen den vorstellenden und den rückstellenden Fluiddruckkammern.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Verschleißdichtung 16 aus PPS hergestellt, das mit einem Füllmaterial vermischt ist, und das Gehäuse 3 ist aus Aluminium hergestellt. Der Verschleiß des Kunstharzes und des Aluminiums wurde bezüglich verschiedener Füllmaterialien gemessen, wie in Fig. 8B gezeigt ist. Bei dieser Messung oder diesem Versuch wurde eine aus PPS-Kunstharz hergestellte Hantel 101 als ein Grundmaterial auf einer Aluminiumplatte 100 plaziert, und die Aluminiumplatte 100 wurde mit einer konstanten Geschwindigkeit (V = 0,5 m/Sek.) gedreht, wobei ein konstanter Druck (P = 0,5 kgf/mm²) auf die Hantel 101 aufgebracht wurde.

Das Meßergebnis ist in Fig. 8A gezeigt. Es ist verständlich, daß die Aluminiumplatte 100 vergleichsweise weniger verschleißt, während die Hantel 101 stark verschleißt, wenn die Hantel 101 aus dem PPS-Kunstharz ohne jegliches Füllmaterial hergestellt ist, weil deren PPS-Kunstharz ziemlich weich ist. Obwohl das PPS-Kunstharz weich ist, verschleißt die Aluminiumplatte 100 mehr als wenn das PPS-Kunstharz mit Talkum oder Kaliumtitanat vermischt ist, das eine kleine Nadelform hat. Das folgt daraus, daß das durch den Verschleiß der Aluminiumplatte 100 erzeugte Aluminiumpulver in die Hantel 101 eindringt, die aus weichem PPS-Kunstharz hergestellt ist, und das eingedrungene Aluminiumpulver den Verschleiß auf der Aluminiumplatte 100 verursacht. Obwohl der Verschleiß des PPS-Kunstharzes, das mit keinem Füllmaterial vermischt ist, größer ist als der Verschleiß des PPS, das mit Talkum oder Kaliumtitanat vermischt ist, das härter als das PPS-Kunstharz ist, kann es für die Dichtung 16 verwendet werden.

Wenn das PPS-Kunstharz mit GF (Glasfasern) mit einer höheren Härte zwischen 7 bis 8 vermischt ist, verschleißt die Hantel 101 weniger, während die Aluminiumplatte 100 mehr verschleißt. D.h., da GF härter als Aluminium ist und den Verschleiß auf dem Aluminium verursacht, kann es nicht geeignet sein, um es in das PPS-Kunstharz für die Dichtung 16 zu mischen. Wenn jedoch GF in das PPS-Kunstharz für die Dichtung 16 gemischt ist, nähert sich der Koeffizient der linearen Ausdehnung der Dichtung 16 dem des Gleitgehäuses 3 so an, daß die Abdichtung verbessert werden kann. Aufgrund dessen kann GF genauso als das Füllmaterial verwendet werden.

Wenn das PPS-Kunstharz mit dem Talkum um 50% oder dem Kaliumtitanat um 30% vermischt ist, ist der Verschleiß sowohl der Aluminiumplatte 100 als auch der Hantel klein. Durch die Verschleißmessung hat sich bestätigt, daß das Vermischen des PPS-Kunstharzes mit einem anorganischen Füllmaterial mit einer bestimmten Härte zum Herstellen der Dichtung 16 vorteilhaft ist. Das Talkum und das Kaliumtitanat hat jeweils eine Mohs Härte von 2 und 4. So lange wie ein Material härter als das PPS-Kunstharz ist, aber eine geringere Mohs Härte als 5 hat, kann jedes andere Material als das Talkum und Kaliumtitanat als das anorganische Füllmaterial für die Dichtung 16 verwendet werden. Es kann beispielsweise Ton (Härte 2), Glimmer (Härte 3), Aluminiumhydroxid (Härte 3), Graphit (Härte 1-2) ober Zinkoxid (Härte 4,2) verwendet werden. Alternativ zu dem anorganischen Füllmaterial kann auch Kohlefaser (Härte 1-2) verwendet werden. Diese Füllmaterialien fallen nicht von der äußeren Fläche der Dichtung 16, um beim Gleiten auf dem Eisen oder Aluminium Aushöhlungen zu bilden, sondern es verschleißt das Füllmaterial und das Verschleißpulver nimmt das Aluminiumpulver oder Fremdstoffe mit und gibt sie nach außen ab. Die Mischung des anorganischen Füllmaterials liegt vorzugsweise zwischen 5 Gewichtsprozenten und 70 Gewichtsprozenten des Materials für die Dichtung 16. Das kommt daher, weil das Mischungsverhältnis von weniger als 5% kein befriedigendes Gleiten mit dem Gleitgehäuse 3 schafft, während das Mischungsverhältnis von mehr als 70% das Mischen mit dem PPS-Kunstharz erschwert und der Materialfluß während einem Spritzgießvorgang sinkt. Vorzugsweise sollte das Mischungsverhältnis zwischen 30% und 60% liegen. Dieses Mischungsverhältnis wird bei einem Aluminiumgehäuse bevorzugt, so daß die Dichtung einen Koeffizienten der linearen Ausdehnung hat, der nahe dem von Aluminium liegt. Eine gute Abdichtung kann in einem breiten Temperaturbereich geschaffen werden, beispielsweise zwischen -40°C und 150°C.

Mit dem reduzierten Unterschied zwischen den Koeffizienten der linearen Ausdehnung des Gleitgehäuses und der Dichtung 16 ändert sich der axiale Spalt zwischen dem Gleitgehäuse 16 und dem Gleitgehäuse 3 nicht, selbst wenn die Dichtung 16 und das Gleitgehäuse 3 sich wiederholt ausdehnen und zusammenziehen. Somit erhöht sich das Leck des Fluids nicht und es ist möglich, daß die Dichtung 16 mit unveränderter Kontaktkraft auf der inneren Wandfläche des Gleitgehäuses 3 gleitet. Folglich verschleißt die Dichtung nicht übermäßig und das Arbeitsfluid leckt nicht zwischen den Fluiddruckkammern. Wie vorstehend beschrieben ist, kann GF (Glasfaser) als ein Füllmaterial in die Dichtung 16 gemischt werden, um den Unterschied der Koeffizienten der linearen Ausdehnung der Dichtung und des Gleitgehäuses 3 zu reduzieren.

Die Füllmaterialien, die weniger zum Verursachen von Verschleiß des Gleitgehäuses 3 neigen, sind Talkum, Ton, Kaliumtitanat in Nadelform, Kohlefaser, Graphit und Zinkoxid in Nadelform.

Obwohl Teflonharz keine Auswirkung auf die Reduktion des Unterschieds des Koeffizienten der linearen Ausdehnung der Dichtung 16 von dem des Gleitgehäuses 3 hat, kann die Dichtung 16 durch Mischen des Pulvers aus Teflonharz mit dem Grundmaterial wie beispielsweise PPS-Kunstharz so hergestellt werden, daß weniger Verschleiß des Gleitgehäuses 3 verursacht wird. Die Mischung des Pulvers aus Teflonharz und dem vorstehenden Füllmaterial reduziert den Unterschied des Koeffizienten der linearen Ausdehnung zwischen der Dichtung 16 und dem Gleitgehäuse 3 und den Verschleiß des Gleitgehäuses 3.

Bei einem in Fig. 9 gezeigten Vergleichsbeispiel hat ein Flügelrotor 61 keine Dichtung und ist so aufgebaut, daß er direkt über die innere Wandfläche eines Gleitgehäuses 60 gleitet. Die Umfangswand und eine Seitenwand des Gleitgehäuses 60 sind einstückig ausgebildet und bilden somit eine innere geglättete abgewinkelte Ecke 60a, wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel. Der Flügelrotor 61 hat eine abgefaste Ecke 61a, um eine Störung mit der geglätteten abgewinkelten Ecke 60a zu vermeiden. Die abgefaste Ecke 61a schafft somit einen Spalt 62. Da dieser Spalt 62 ermöglicht, daß Arbeitsfluid durch diesen hindurch leckt, neigt der Fluiddruck in den Fluiddruckkammern zur Reduktion, und die Ansprecheigenschaften der Ventilzeitgebungssteuerung sinken. Des weiteren müssen das Gleitgehäuse 60 und der Flügelrotor 61 mit hoher Genauigkeit in der radialen Richtung bearbeitet werden, um mit dem direkten gleitenden Kontakt zwischen dem Gleitgehäuse 60 und dem Flügelrotor 61 umzugehen. Darüber hinaus verursacht das direkte Gleiten einen Verschleiß der gleitenden Flächen des Gleitgehäuses 60 und des Flügelrotors 61 und verursacht Spalte und Vertiefungen auf den gleitenden Flächen. Das fährt auch zu dem Fluidleck und den sinkenden Ansprecheigenschaften der Ventilzeitgebungssteuerung.

Im Gegensatz zu dem Vergleichsbeispiel ist die Dichtung 16 des vorliegenden Ausführungsbeispiels so aufgebaut, daß durch Verschleiß die Form der abgewinkelten Ecke der Dichtung 16 mit der Form der inneren abgewinkelten Ecke des Gleitgehäuses 3 übereinstimmt. Folglich werden durch den gleitenden Kontakt keine Spalte ausgebildet. Des weiteren ist der durch den gleitenden Kontakt mit der Dichtung 16 verursachte Verschleiß der Umfangswand 4 reduziert, da die Dichtung weicher als das Gleitgehäuse 16 ist. Somit ist der stellenweise Verschleiß der Umfangswand 4 reduziert, der an den Flächen verursacht wird, an der die Dichtung 16 wiederholt hin- und hergeht, um das Fluidleck zu reduzieren. Da außerdem das Fluidleck nicht stellenweise an bestimmten Stellen auftritt, kann der Flügelrotor 9 sicher an der bevorzugten Winkelposition gehalten werden. Da der Flügelrotor 9 nicht direkt in der radialen Richtung über das Gleitgehäuse 3 gleitet, kann die Bearbeitung des Gleitgehäuses 3 in der radialen Richtung vereinfacht werden und es kann der gleitende Verschleiß des Gleitgehäuses 3 und der Dichtung 16 verhindert werden, selbst wenn beide aus Metall hergestellt sind.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel kann wie in Fig. 10 gezeigt abgewandelt werden. D.h., daß die Dichtung 16 mit einer kleinen abgefasten Ecke 16a an ihrer einen Schulter in Übereinstimmung mit der inneren geglätteten abgewinkelten Ecke 3d des Gleitgehäuses 3 ausgebildet sein kann. Das ermöglicht, daß die Dichtung 16 an ihrem oberen Ende mit der Umfangswand 4 in Kontakt tritt, selbst beim ersten Mal ihres Einpassens mit dem Flügelrotor 9, ohne daß der Verschleiß der abgewinkelten Ecke des Flügelrotors 9 abgewartet wird. Die ähnlich abgefaste Ecke kann an der anderen Schulter ausgebildet werden, die an dem Anschluß zwischen der Umfangswand 4 und der hinteren Platte 18 angeordnet ist. Dabei kann die Montage des Flügelrotors 9 in dem Gleitgehäuse 3 vereinfacht werden, weil eine derabgefasten Ecken 16a so positioniert wenden kann, daß sie mit der inneren geglätteten abgewinkelten Ecke 3d übereinstimmt, selbst wenn der Flügelrotor 9 umgekehrt in der axialen Richtung montiert wird.

Da bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel das Gleitgehäuse 3 separat von dem Nockenwellenrad 1 hergestellt ist, kann die radiale Größe des Nockenwellenrads 1 separat von dem Gleitgehäuse 3 eingerichtet werden. Da die Dichtung 16 aus dem PPS-Kunstharz hergestellt ist, das weicher als das Gleitgehäuse 3 ist, und das PPS-Kunstharz mit dem Füllmaterial mit einer geringeren Mohs Härte als 5 vermischt ist, das härter als das PPS-Kunstharz aber weicher als das Gleitgehäuse 3 ist, kann das Gleitgehäuse 3 aus Aluminium hergestellt werden, das leicht ist und einfach zu bearbeiten ist.

Da das durch das Gleiten verursachte Aluminiumpulver des Gleitgehäuses 3 und das mit dem Arbeitsfluid vermischte Eisenpulver zusammen mit dem Verschleißpulver des anorganischen Füllmaterials abgegeben wird, verschleißt die gleitende Fläche des Gleitgehäuses 3 nicht durch derartige Pulver.

Bei einem Aluminiumgleitgehäuse kann die Dichtung als das Grundmaterial aus Gummi hergestellt werden. Wenn das Gleitgehäuse durch ein gesintertes Metall wie beispielsweise Eisen gebildet wird, kann die Dichtung aus Aluminium, Kunstharz oder Gummi hergestellt werden.

Bei der Drehphaseneinstellvorrichtung, die zum Steuern der Öffnungs- und Schließzeiten von Einlaß- und Auslaßventilen einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann, ist eine Seitenwand 18 des Gehäuses 3 an einem Element aus dem Antriebselement 1, 1a und dem angetriebenen Element 2 befestigt, während die andere Seitenwand 5 des Gehäuses 3 einstückig mit einer Umfangswand 4 des Gehäuses 3 hergestellt ist. Die aus einem weniger harten Material als das Gehäuse 3 hergestellte Dichtung 16 ist zwischen dem Gehäuse 3 und dem Flügel 9 vorgesehen. Das Gehäuse 3 ist aus Aluminium hergestellt, während die Dichtung 16 aus einem PPS-Kunstharz hergestellt ist, das mit einem anorganischen Füllmaterial vermischt ist. Das anorganische Füllmaterial ist härter als das PPS-Kunstharz, aber weniger hart als das Gehäuse 3, um den Verschleiß des Gehäuses 3 zu reduzieren.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel kann weiter abgewandelt werden, ohne vom Kern und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (13)

1. Drehphaseneinstellvorrichtung zum Einstellen einer Drehphase zwischen einem Antriebselement und einem angetriebenen Element mit:
einem Gehäuse (3), das in einem Antriebskraftübertragungssystem angeordnet ist, das eine Antriebskraft von dem Antriebselement (Ia) auf das angetriebene Element (2) überträgt, und das mit einem Element aus dem Antriebselement (1a) und dem angetriebenen Element (2) drehbar ist, wobei das Gehäuse (3) eine Umfangswand (4) und ein Paar axialer Seitenwände (5, 18) hat, wobei die Umfangswand im Innern eine Kammer (40) hat, und wobei eine der axialen Seitenwände (5, 18) einstückig mit der Umfangswand (4) ausgebildet ist;
einem Flügel (9), der mit dem anderen Element aus dem Antriebselement (1a) und dem angetriebenen Element (2) drehbar ist und so in der Kammer (40) angeordnet ist, daß er ansprechend auf ein der Kammer (40) zugeführtes Arbeitsfluid gegenüber dem Gehäuse (3) drehbar ist; und
einer Dichtung (16), die so auf den Flügel aufgepaßt ist, daß sie über eine innere Fläche des Gehäuses (3) gleitet, und die eine geringere Härte als das Gehäuse (3) hat.

2. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (3) ein Aluminiummaterial umfaßt.

3. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dichtung (16) als ein Grundmaterial ein Kunstharz umfaßt.

4. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Kunstharz ein PPS (Polyphenylsulfid) ist.

5. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Dichtung (16) des weiteren ein Füllmaterial umfaßt, das härter als das PPS-Kunstharz ist und eine geringere Mohs Härte als 5 hat.

6. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Füllmaterial anorganisch ist.

7. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das anorganische Füllmaterial im Verhältnis von 30 bis 60 Gewichtsprozenten mit dem PPS-Kunstharz vermischt ist.

8. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Kunstharz ein Kunstharz der ölbeständigen Art ist.

9. Drehphaseneinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Dichtung (16) einen Koeffizienten der linearen Ausdehnung nahe dem des Gehäuses (3) hat.

10. Drehphaseneinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Dichtung (16) eine abgefaste Ecke (16a) hat, die mit der Form einer inneren abgewinkelten Ecke (3d) eines Anschlusses zwischen der Umfangswand (4) und der einen der axialen Seitenwände (5, 18) übereinstimmt.

11. Drehphaseneinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Antriebselement (1a) und das angetriebene Element (2) eine Kurbelwelle und eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine sind.

12. Drehphaseneinstellvorrichtung zum Einstellen einer Drehphase zwischen einem Antriebselement und einem angetriebenen Element mit:
einem Kraftübertragungselement (1), das mit einem Element aus dem Antriebselement (Ia) und dem angetriebenen Element (2) gekoppelt ist;
einem Gehäuse (3), das mit einem Element aus dem Antriebselement (1a) und dem angetriebenen Element (2) drehbar angeordnet ist und eine Umfangswand (4) und ein Paar axialer Seitenwände (5, 18) hat, wobei die Umfangswand im Innern eine Kammer (40) hat, und wobei eine der axialen Seitenwände (5, 18) einstückig mit der Umfangswand (4) und separat von dem Kraftübertragungselement (1) ausgebildet ist, und wobei die andere der axialen Seitenwände (5, 18) separat von der Umfangswand (4) ausgebildet ist und an dem Kraftübertragungselement (1) befestigt ist; und
einem Flügel (9), der mit dem anderen Element aus dem Antriebselement (1a) und dem angetriebenen Element (2) drehbar ist und so in der Kammer (40) angeordnet ist, daß er ansprechend auf ein der Kammer (40) zugeführtes Arbeitsfluid gegenüber dem Gehäuse (3) drehbar ist.

13. Drehphaseneinstellvorrichtung nach Anspruch 12 mit:
einer Dichtung (16), die so auf den Flügel aufgepaßt ist, daß sie über eine innere Fläche des Gehäuses (3) gleitet, und die eine geringere Härte als das Gehäuse (3) hat, wobei die Dichtung ein mit einem Füllmaterial gefülltes Kunstharz umfaßt, das für das Gehäuse (3) weniger verschleißfördernd ist.