在带有接合密封形体的液压凸轮轴移调器中多组件式接合转子及转子制造方法
【专利摘要】本发明涉及内燃机凸轮轴移调装置（1）和内燃机凸轮轴移调装置制造方法，其具有定子轮（10）和转子轮（11），转子轮（11）具有第一部分体（19）和第二部分体（20），第一部分体（19）的接合面（19a）和第二部分体（20）的接合面（20a）相互接合，在至少一个接合面（19a、20a）上开设下凹（21、22），以便至少逐段地形成流体通道（17、18）。为了提供具有改善的转子轮（11）的凸轮轴移调装置（1），转子轮由两个可改善地相互接合的部分体（19、20）构成，根据本发明规定，在至少一个接合面（19a、20a）中或上设有至少一个密封机构（25、26），密封机构经过设计，从而将流体通道（17、18）密封，使得相互贴靠的接合面（19a、20a）按规定接触。
【专利说明】在带有接合密封形体的液压凸轮轴移调器中多组件式接合转子及转子制造方法
[0001]本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴移调装置，带有定子轮和与定子轮配合作用的转子轮，其中，定子轮受到驱动围绕旋转轴线转动，其中，转子轮可与内燃机的凸轮轴连接，其中，定子轮具有径向向内朝向的定子翼，设置在转子轮上的径向向外朝向的转子翼在所述定子翼之间延伸，从而在定子翼与转子翼之间形成流体腔，可通过流体通道给所述流体腔施加以压力流体，其中，转子轮具有利用相应的靠在一起的接合面相互接合的第一部分体和第二部分体，其中，在至少一个接合面上开设出下凹，以便至少逐段地形成流体通道。本发明还涉及一种用于制造内燃机凸轮轴移调装置的方法。
[0002]由DE 199 62 981 Al已知一种用于内燃机的凸轮轴移调装置。该凸轮轴移调装置具有称为驱动轮的定子轮，在该定子轮中接纳着称为转子轮毂的转子轮。在轮毂上设置有多个径向向外延伸的翼，这些翼伸入到在定子翼的边界壁之间形成的流体腔中，所述定子翼从驱动轮径向向内延伸。这些翼由此在一侧被第一流体腔限定，而在相对的第二侧被第二流体腔限定。如果在转子翼第一侧的流体腔相比于在第二侧的相对的流体腔被施加以较高的流体压力，转子轮就会相对于定子轮围绕凸轮轴移调装置的旋转轴线发生角度转动。例如通过牵引机构比如链条或者借助啮合机构来驱动定子轮。在所示实施例中，驱动轮被侧壁限定，侧壁具有齿圈，链条可以绕过该齿圈，以便驱动凸轮轴移调装置围绕旋转轴线转动。
[0003]为了给所示流体腔例如通过压力油施加以流体压力，示出了被称为压力介质通道的流体通道。压力介质通道在转子轮毂上通过钻孔加工开设而成，由此产生了制造凸轮轴移调装置的缺点。特别是转子轮毂和驱动轮往往采用烧结冶金法制得，因而以后难以进行钻孔过程。
[0004]DE 10 2010 013 928 Al记载了一种带有转子轮的凸轮轴移调装置，流体通道径向延伸穿过所述转子轮，以便使得轮毂侧的流体分配空间与在转子轮的翼之间的流体腔连通。在此说明，所示的长的轴向通道以及第一和第二径向通道被构造成基体材料中的孔
[0042]。因此在加工基体时也产生了缺点，因为对基体的切削钻孔加工也引起了缺点。
[0005]最后，DE 10 2008 028 640 Al描述了一种用于内燃机的凸轮轴移调装置，其带有定子轮和转子轮，其中，驱动定子轮围绕旋转轴线转动，其中，转子轮可以与内燃机的凸轮轴连接。定子轮具有径向向内朝向的主体区段，设置在转子轮上的径向向外朝向的摆动翼在这些主体区段之间延伸，从而在所述主体区段与摆动翼之间形成工作腔，可通过流体通道对工作腔施加以压力流体。转子轮由两个带有相应接合面的部分体构成，在所述接合面上开设出下凹，从而通过部分体的接合借助下凹形成流体通道。但在部分体贴靠时接合面的不确定的接触特性是不利的，因为这些部分体由于多数情况下以粉末冶金法制得的部分体的形状误差而往往未充分平面地相互贴靠。
[0006]本发明的目的是，提出一种用于内燃机的凸轮轴移调装置，借此克服了前述现有技术的缺点，目的尤其在于，提出一种带有改进的转子轮的凸轮轴移调装置，该转子轮由两个部分体构成，所述部分体可改善地相互接合。
[0007]所述目的基于一种根据权利要求1的前序部分的凸轮轴移调装置且基于一种根据权利要求14的前序部分的方法利用各自的特征部分的特征得以实现。本发明的有利改进分别在从属权利要求中给出。
[0008]本发明的技术教导是，在至少一个接合面中或上设有至少一个密封机构，该密封机构经过适当设计，从而将流体通道密封，由此使得相互贴靠的接合面按规定接触。
[0009]在此，本发明基于如下构思:在至少一个接合面中或上设有至少一个密封机构，以便使得接合面按规定彼此接触并使得流体通道相互密封。为了激活凸轮轴移调装置，利用流体通道来引导具有高压的压力介质特别是压力油。因此，为了使得流体通道密封，根据本发明设置有密封机构，因为由于接合面的接触特性不确定，仅仅部分体的接合面的相互贴靠无法实现由下凹形成的流体通道的高效密封。
[0010]尤其是接合面的形状偏差例如当在接合面的边界区域之间留有数微米的间隙时会妨碍密封。利用在至少一个接合面中或上但优选在两个接合面上的根据本发明的密封机构才克服了所述缺点，且通过密封机构使得在密封机构对面的接合面与密封机构本身按规定接触。
[0011]根据一种可行的实施方式，密封机构可以具有设置在至少一个接合面上的隆起。这些隆起可以在部分体接合时例如在相互压合情况下实际变形，以便即使在接合面和隆起本身有尺寸误差和位置误差时也能实现与相对接合面密封地接触。对此，尤其是在隆起高度仅为十分之几毫米时就足够了。
[0012]此外，密封机构可以在第一部分体上具有隆起，而在第二部分体上具有相对的凹缺，所述凹缺设置在至少一个接合面上，在这些部分体接合之后，隆起与凹缺密封地配合作用。在隆起与凹缺之间的密封的作用连接的产生方式尤其为，在这些部分体接合之后，隆起可以至少局部地插入凹缺中，而且隆起并不随着接合而发生塑性变形。确切地说，通过接合可以形成榫槽连接，由此最终实现在第一接合面上的下凹相对于对面的第二接合面的密封作用。在此，隆起的几何造型可以与凹缺对应地设计，隆起的横截面形状例如也可以相应于凹缺的横截面形状。
[0013]根据一种优选的可行的实施例，隆起和凹缺可以直接形成在接合面上的下凹的轮廓边缘。在此，隆起和凹缺的形状相应于在接合面上的下凹的轮廓，通过所述下凹形成流体通道。但根据另一实施例，隆起和/或凹缺也可以相距下凹有一定距离，把隆起和/或凹缺仅仅设置在部分体接合面上的至少两个下凹之间就足够了。通过密封机构就已经可以使得转子轮上的多个流体通道在流体方面彼此分开和密封，而无论接合面上的下凹的几何形状如何。
[0014]隆起和/或凹缺的高度或深度例如可以为0.5mnT2mm，优选为1mm，其中，隆起和/或凹缺特别是可以通过压制过程在烧结构件上开设出来。隆起和/或凹缺尤其可以通过压制过程在烧结构件的毛坯上开设出来。
[0015]更进一步有利地，隆起与凹缺可以适当地配合作用，从而把隆起插入到凹缺中就能实现对部分体相互间的定位，其中，特别是因隆起插入到凹缺中而在部分体之间形成优选可机械承载的连接。由于在相对的部分体上存在隆起和与其对应地构造的凹缺，可以形成部分体相互间的定位辅助。部分体尤其可以相互“插接”，可以适当地规定在相对的部分体上设置隆起和与其对应地设置凹缺，使得部分体相互间只能处于其所要求的旋转位置。当部分体相互间处于正确的位置时，才能使得接合面完全相互贴靠，因为只有在这时才能使得隆起相对于凹缺处于相对的位置，以便插入所述凹缺中。当隆起插入凹缺中时，才能实现两个接合面相互间的平面接触。
[0016]隆起和/或凹缺可以在由烧结构件制得的部分体的毛坯中开设而成，特别是可以使得隆起与部分体一体地在材料上整体地构造。
[0017]此外有利的是，隆起和凹缺分别或者共同地被构造成可变形的特别是可塑性变形的接合形体。例如，隆起可以相对于凹缺具有侧向的过盈尺寸，从而当部分体相互靠置时隆起必须压入到凹缺中，直至接合面平面地贴靠。若隆起在压入到凹缺中时发生至少轻微的塑性变形，则将特别是改善插入到凹缺中的隆起的密封作用。
[0018]特别有利地，转子轮的旋转轴线可以在部分体的接合面上形成平面法线。接合面在此相当于部分体的相互贴靠的接合面的延伸平面。替代地，转子轮也可以多组件地构造，部分体的相应的分隔面例如可以分别径向地在转子翼之间伸展。
[0019]进一步有利地，转子轮可以由以粉末冶金法制得的构件构成，至少一个优选两个部分体特别可以是以粉末冶金法制得的构件，尤其是烧结构件。为了制造用于凸轮轴移调装置的转子轮，优选适宜采用粉末冶金法，以便实现构件的所需要的强度特性，并避免对昂贵的构件进行切削加工。如果转子轮由烧结构件提供，则可以特别有利地利用根据本发明通过接合面上的下凹制造流体通道的优点，因为其不必切削地产生。
[0020]为了以粉末冶金法制造烧结构件，首先压制已经具有要产生的构件的几何形状的毛坯。接下来烧结毛坯。因此特别有利的是，烧结构件接合面上的下凹已经在用于制造部分体的毛坯上开设出来。在此可以优选地通过压制过程进行下凹开设。
[0021]转子轮可以具有流体分配空间，其中，流体通道在流体分配空间与对应的流体腔之间至少局部地径向地穿过转子轮延伸。流体分配空间可以在转子轮的轮毂的内侧形成，从而流体通道径向地在轮毂内侧与流体腔之间伸展。可以在转子轮的轮毂的平面侧设置另一流体分配空间，流体通道能以第一区段径向地延伸经过转子轮的基体，而以第二区段轴向地延伸经过所述基体。在此，下凹可以适当地在接合面上开设，从而由下凹形成的径向伸展的流体通道过渡至轴向区段。
[0022]本发明的目的还通过一种用于制造内燃机凸轮轴移调装置的方法得以实现，该凸轮轴移调装置带有定子轮和与定子轮配合作用的转子轮，其中，定子轮受到驱动围绕旋转轴线转动，其中，转子轮可与内燃机的凸轮轴连接，其中，定子轮具有径向向内朝向的定子翼，设置在转子轮上的径向向外朝向的转子翼在所述定子翼之间延伸，从而在定子翼与转子翼之间形成流体腔。转子轮由第一和第二部分体构成，其中，这些部分体以相应的彼此贴靠的接合面相互接合，以便至少逐段地形成流体通道。可利用流体通道对压力腔施加以压力流体。根据本发明，所述方法包括在至少一个接合面中或上设置至少一个密封机构的步骤，从而将流体通道密封，并使得相互贴靠的接合面按规定接触，且保证部分体通过接合面的相互贴靠而接合。最终，通过部分体的接合，由下凹形成流体通道。在通过接合面的相互贴靠而接合部分体时，单侧开口的例如U形构造的下凹通过相对的相对面而封闭。也可以在两个接合面上开设出下凹，所述下凹在接合面相互接合时按照相对的布置方式形成流体通道，以便例如增大流体通道的通流横截面。
[0023]该方法特别是包括设置隆起形式的密封机构和在相对的接合面上开设凹缺。隆起和/或凹缺已经在制造部分体时在部分体中开设，部分体也可以采用粉末冶金烧结法制得。在这种情况下，首先制得部分体的毛坯，其中，隆起和/或下凹例如采用压制方法在毛坯上开设，或者它们直接在压制毛坯时被开设。
[0024]凸轮轴移调装置的前述特征和优点也可以被考虑用于本发明的凸轮轴移调装置制造方法。
[0025]下面参照附图介绍本发明的优选实施例，同时详述本发明的改进措施。其中:
图1为凸轮轴移调装置的立体图；
图2为根据图1的凸轮轴移调装置的转子轮的立体图；
图3a为转子轮的第一部分体的第一视图；
图3b为根据图3a的转子轮第一部分体的另一视图；
图4a为转子轮的第二部分体的第一视图；
图4b示出根据图4a的转子轮第二部分体；
图5为转子轮部分体的局部立体图，其带有用于形成流体通道的下凹；
图6示出带有流体通道的另一部分体的局部视图；
图7为凸轮轴移调装置的俯视图，其带有示出的剖切线；
图8为根据图7中的剖切线对凸轮轴移调装置剖切的视图；
图9为部分体的俯视图，其带有示出的剖切线；和图10为根据图9中的剖切线对部分体剖切的视图。
[0026]图1以立体图示范性地示出凸轮轴移调装置1，其比如可以用于内燃机。凸轮轴移调装置I围绕旋转轴线12基本上旋转对称地构造，且具有定子轮10和与定子轮10配合作用的转子轮U。定子轮10具有5个径向向内朝向的定子翼13，在转子轮11上设置有5个径向向外朝向的转子翼14。在定子翼13之间形成中间空间，转子翼14伸入到这些中间空间内。由此在定子翼13和转子翼14之间形成流体腔15和16，当转子轮11相对于定子轮10围绕旋转轴线12相对转动时，可以减小第一流体腔15的容积，而相对的流体腔16的容积增大。特别有利的是，定子轮和/或转子轮以粉末冶金法制造。
[0027]可利用流体通道17和18对流体腔15和16施加以压力流体，例如当给流体腔15施加以流体压力时，就会由此增大流体腔15的容积，同时减小流体腔16的容积。结果，由于利用流体通道17和18对流体腔15和16进行流体施加，可以在转子轮11和定子轮10之间产生相对转动。如果利用内燃机的曲轴例如通过牵引机构来驱动定子轮10，与转子轮11处于连接中的凸轮轴的角度位置相对于曲轴的旋转就会超前或滞后，以便由此改变内燃机的阀控制时间。对于所示的凸轮轴移调装置I而言，压力施加对于所有五个流体腔15或者所有五个流体腔16来说都是一样的，针对相应的流体腔15和16利用共同的流体分配空间来供应流体通道17和18。
[0028]图2所示为凸轮轴移调装置I的转子轮11的立体图，其中，转子轮11由第一部分体19和第二部分体20构成，部分体19和20通过相应的接合面彼此平面贴靠地布置。在部分体19和20的接合面上开设有下凹，流体通道17和18由这些下凹形成，如在其它视图中详细示出。
[0029]图3a和3b示出用于形成根据图2的转子轮11的部分体20。部分体20在图3a中从第一侧被不出，而在图3b中从相对的第二侧被不出。部分体20具有轮毂部分27,从该轮毂部分27径向向外地伸出五个转子翼14。在部分体20的接合面20a上开设有下凹21，所述接合面与部分体19的接合面19a (参见图4a和4b)重叠。这些下凹21径向地在流体分配空间23之间在轮毂部分27的中间向外伸展至转子翼14之间的区域，由所述区域形成以后的流体腔15和16。与下凹21相邻地示出相对面28，当部分体19和20的接合面19a和20a平面地相互贴靠时，所述相对面28遮盖住部分体19上的下凹22。
[0030]图4a和4b中所示为部分体19的正视图和后视图。在接合面19a上开设出下凹22，这些下凹径向地沿着轮毂部分29的接合面19a向外伸展。部分体19在外侧具有流体分配空间24，从流体分配空间24伸出多个流体通道18，这些流体通道通入在部分体19的接合面19a上的下凹22。
[0031]利用流体分配空间23 (参见图3b)和24 (参见图4a)将实现利用流体分配空间23通过流体通道17来供应由下凹21形成的流体腔15。流体分配空间24用于供应通过流体通道18与流体分配空间24连接的流体腔16，流体通道18由下凹22形成。
[0032]图5为部分体19的详图，在部分体19的接合面19a上开设出多个下凹22。这些下凹22的外缘设有隆起25，以便形成密封机构25。隆起25突出于接合面19a，且可以在由毛坯制造部分体19时通过挤压过程被引至接合面19a。此外示出了也由隆起25形成边缘的相对面28。
[0033]图6示出部分体20，其可以通过接合面20a与部分体19的接合面19a接合。在接合面20a上开设出一些凹缺26，在部分体19和20接合时，部分体19上的隆起25可以插入部分体20上的凹缺26中。由此产生下凹21和22的密封作用，所示的相对面28与相对的下凹21和22形成封闭的被密封机构25和26密封的流体通道17和18，为此参见图2。
[0034]图8所示为按照如图7所示的剖切线A-A对转子轮11剖切的横剖视图。沿着剖切线A-A剖切的横剖视图示出第一流体通道18，该第一流体通道由部分体20上的下凹21形成，而流体通道17由部分体19上的下凹22形成。为了密封流体通道17和18，部分体19具有隆起25，这些隆起插入在部分体20上开设的凹缺26中。这里示出，隆起25具有与隆起26相同的横截面形状，以便形成相应的密封作用，替代地，这些横截面形状也可以是不同的。
[0035]图10所示为沿着如图9中所示剖切线B-B对部分体20剖切的横剖视图。该剖视图示出由凹缺26形成边缘的相对面28。这里还示出，相对面28相对于部分体20的接合面20a抬高。由此将实现用于密封相对的流体通道17的改善的密封作用，为此参见图8。
[0036]本发明的设计并不局限于前述优选实施例。确切地说，可考虑采用多种变型，即使设计根本不同，这些变型也可采用所述解决方案。由权利要求书、说明书或附图得到的全部特征和/或优点，包括构造细节、空间布置和方法步骤，无论单独地还是不同组合地，都可以是重要的
【发明内容】
。
[0037]附图标记清单
I凸轮轴移调装置 10 定子轮
II转子轮
12旋转轴线
13定子翼14转子翼
15流体腔
16流体腔
17流体通道
18流体通道
19部分体19a接合面
20部分体20a接合面
21下凹
22下凹
23流体分配空间
24流体分配空间
25密封机构、隆起
26密封机构、凹缺
27轮毂部分
28相对面
29轮毂部分
【权利要求】
1.一种用于内燃机的凸轮轴移调装置(1)，带有定子轮(10)和与定子轮(10)配合作用的转子轮(11)，其中，定子轮(10 )受到驱动围绕旋转轴线(12 )转动，其中，转子轮(11)可与内燃机的凸轮轴连接，其中，定子轮(10)具有径向向内朝向的定子翼(13)，设置在转子轮(11)上的径向向外朝向的转子翼(14)在所述定子翼之间延伸，从而在定子翼(13)与转子翼(14)之间形成流体腔(15、16)，可通过流体通道(17、18)给所述流体腔施加以压力流体，其中，转子轮(11)具有利用相应的靠在一起的接合面(19a、20a)相互接合的第一部分体(19)和第二部分体(20)，其中，在至少一个接合面(19a、20a)上开设出下凹(21、22)，以便至少逐段地形成流体通道(17、18)， 其特征在于， 在至少一个接合面(19 a、20a)中或上设有至少一个密封机构(25、26)，该密封机构经过适当设计，从而将流体通道(17、18)密封，使得相互贴靠的接合面(19a、20a)按规定接触。
2.如权利要求1所述的凸轮轴移调装置(1)，其特征在于，密封机构(25)具有设置在至少一个接合面(19a、20a)上的隆起(25)。
3.如权利要求2所述的凸轮轴移调装置(I)，其特征在于，密封机构(26)在第一部分体(19、20)上具有隆起(25)，而在相对的第二部分体(19、20)上具有相对的凹缺(26)，所述凹缺设置在至少一个接合面(19a、20a)上，在所述部分体(19、20)接合之后，隆起(25)与凹缺密封地配合作用。
4.如权利要求3所述的凸轮轴移调装置(1)，其特征在于，隆起(25)和凹缺(26)直接形成下凹(21、22)的轮廓边缘，或者相距下凹(21、22)的轮廓间隔开地布置在至少一个接合面(19a、20a)上。
5.如权利要求3或4所述的凸轮轴移调装置(1)，其特征在于，隆起(25)和/或凹缺(26)的高度或深度为0.5mnT2mm，优选为1mm，隆起(25)和/或凹缺(26)特别是通过压制过程在烧结构件上开设出来。
6.如权利要求:3-5中任一项所述的凸轮轴移调装置(1)，其特征在于，隆起(25)与凹缺(26)适当地配合作用，从而把隆起(25)插入到凹缺(26)中就能实现对部分体(19、20)相互间的定位，特别是因隆起(25)插入到凹缺(26)中而在部分体(19、20)之间形成优选可机械承载的连接。
7.如权利要求:Te中任一项所述的凸轮轴移调装置(1)，其特征在于，隆起(25)和/或凹缺(26)在由烧结构件制得的部分体(19、20)的毛坯中开设而成，特别是使得隆起(25)与部分体(19) 一体地在材料上整体地构造。
8.如权利要求3~7中任一项所述的凸轮轴移调装置(I)，其特征在于，隆起(25)和/或凹缺(26)被构造成可变形的特别是可塑性变形的接合形体。
9.如前述权利要求中任一项所述的凸轮轴移调装置(I)，其特征在于，旋转轴线(12)在部分体(19、20)的接合面上形成平面法线。
10.如前述权利要求中任一项所述的凸轮轴移调装置(1)，其特征在于，至少一个转子轮(11)由以粉末冶金法制得的构件构成，至少一个部分体(19、20)特别是以粉末冶金法制得的构件，尤其是烧结构件。
11.如权利要求10所述的凸轮轴移调装置(1)，其特征在于，烧结构件具有接合面(19a、20a)，下凹(21、22)通过压制过程在所述接合面上开设出来。
12.如前述权利要求中任一项所述的凸轮轴移调装置(I)，其特征在于，转子轮(11)具有流体分配空间(23、24)，其中，流体通道(17、18 )在流体分配空间(23、24)与对应的流体腔(15、16)之间至少局部地优选径向地穿过转子轮(11)延伸。
13.一种用于制造内燃机凸轮轴移调装置(I)的方法，该凸轮轴移调装置带有定子轮(10)和与定子轮(10)配合作用的转子轮(11)，其中，定子轮(10)受到驱动围绕旋转轴线(12)转动，其中，转子轮(11)可与内燃机的凸轮轴连接，其中，定子轮(10)具有径向向内朝向的定子翼(13)，设置在转子轮(11)上的径向向外朝向的转子翼(14)在所述定子翼之间延伸，从而在定子翼(13)与转子翼(14)之间形成流体腔(15、16)，可通过流体通道(17、18)给所述流体腔施加以压力流体，其中，转子轮(11)由带有第一接合面(19a)的第一部分体(19)和带有第二接合面(20a)的第二部分体(20)提供，其中，在至少一个接合面(19a、20a)上开设出下凹(21、22)，以便至少逐段地形成流体通道(17、18)，其中，所述方法至少包括如下步骤: -在至少一个接合面(19a、20a)中或上设置至少一个密封机构(25、26)，从而将流体通道(17、18)密封，并使得相互贴靠的接合面(19a、20a)按规定接触； -使得部分体(19、20)通过接合面(19a、20a)的相互贴靠而接合。
14.如权利要求 13所述的方法，用于制造根据权利要求2~12中任一项的凸轮轴移调装置(I)。
【文档编号】F01L1/344GK104081010SQ201280054624
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2011年11月8日
【发明者】S.弗赖 申请人:Gkn 金属烧结控股有限责任公司