(57)【要約】  ベーン式型カムシャフト調節器（０）であって、ステータ（２ｃ）と、該ステータ（２ｃ）に対して相対的にハイドロリック的に回転可能な、カムシャフトに結合可能なロータとが設けられており、該ロータが、半径方向に突出してベーン溝内に挿入されたベーン（２ａ）を備えている形式のものにおいて、ベーン溝（２）のカムシャフト側の端区分（５）が、拡大された横断面を有していることを特徴とする、ベーン型のカムシャフト調節器。
2008501886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーン式型カムシャフト調節器（０）であって、ステータ（２ｃ）と、該ステータ（２ｃ）に対して相対的にハイドロリック的に回転可能な、カムシャフトに結合可能なロータとが設けられており、該ロータが、半径方向に突出してベーン溝内に挿入されたベーン（２ａ）を備えている形式のものにおいて、ベーン溝（２）のカムシャフト側の端区分（５）が、拡大された横断面を有していることを特徴とする、ベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項２】
ベーン溝（２）が、溝底部（１２）の範囲に溝側面に対してアンダカット部（１３）を有している、請求項１記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項３】
ベーン溝（２）が、溝底部（１２）の範囲に、拡大された横断面を有している、請求項２記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項４】
ベーン溝が、アンダカット部（１３）の範囲に、拡大された横断面を有している、請求項２または３記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項５】
拡大されていない溝横断面と、拡大された溝横断面との間の移行部（１１）が、円弧状に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項６】
ベーン溝が、アンダカット部（１３）と溝底部（１２）との範囲に、半径方向外側へ向かって延びる、拡大された横断面を有する区分（１４，１６，１８）を有している、請求項２または３記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項７】
前記拡大された横断面を有する区分（１４）が、少なくともほぼ一定の横断面を有している、請求項６記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項８】
ベーン溝の、横断面が拡大されていない区分（１５）が、連続的に拡大する横断面を有する区分（１６）へ移行している、請求項６記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項９】
ベーン溝が、溝底部（１２）の範囲に、半径方向内側へ向かって延びる、拡大された横断面を有する区分（１７）を有している、請求項６記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【請求項１０】
ベーン溝の、横断面が拡張されていない区分が、連続的に拡大する横断面を有する区分へ移行している、請求項９記載のベーン型のカムシャフト調節器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、ベーン型カムシャフト調節器であって、ステータと、該ステータに対して相対的にハイドロリック的に回転可能な、カムシャフトに結合可能なロータとが設けられており、該ロータが、半径方向に突出してベーン溝内に挿入された複数のベーンを備えている形式のものに関する。
【０００２】
発明の背景
カムシャフト調節器は、弁の開放または閉鎖のための制御時間を変えるために使用される。これにより、カムシャフトと、カムシャフトを駆動するクランクシャフトとの間の固定の角度関係が解消され、制御時間は回転数および別のパラメータに関連して最適に調節され得るようになる。カムシャフト調節器はクランクシャフトに対するカムシャフトの相対的な回動を可能にする。
【０００３】
公知のベーン型のカムシャフト調節器は、半径方向に突出した複数のベーンを備えたロータを有している。これらのベーンは、ばねの力によって半径方向外側へ向かってステータハウジングに押圧される。ステータには、半径方向内側へ向かって飛び出した複数のストッパが形成されている。これらのストッパは、ベーンが当該ストッパに当接した際にロータの調節運動を両回転方向で制限する。ベーンの端縁部はステータに接触しているので、それぞれ一方の側のベーン面と、ステータに設けられたストッパの、当該ベーン面に隣接した側の面との間には室が形成される。この室内には、流体、一般にはエンジンオイルが、カムシャフト調節器に対応配置された弁を介して圧送される。ステータは流体室を隔離しかつシールするために働くと同時に、カムシャフトとクランクシャフトとの間の調節角度を固定するために働く。
【０００４】
カムシャフト調節器のロータは組立の際に、ねじを介して摩擦接続式にカムシャフトに結合される。摩擦接続を形成するためには、センタねじのプリロード力（予荷重力）によりカムシャフト調節器のロータ（回転ピストン）の側方のフランジ面が、カムシャフトの対応する側面に押圧される。この摩擦接続は駆動トルクおよび場合によっては生じる駆動部からの軸方向力または半径方向力を伝達しなければならない。したがって、比較的高いプリロード力が導入されなければならない。しかし、ロータではカムシャフトに面した側においてベーン溝の溝底部に比較的高い引張り応力が形成されることが判った。付加的に、ベーンがベーン溝内に支持されることによってカムシャフト調節器の駆動部から被駆動部へカムシャフト駆動トルクが伝達されることに基づき、ベーン溝には高い引張り応力が導入される。したがって、力と応力との重畳が生じ、ひいては材料の高い負荷が生じる。
【０００５】
しかし、より高い強度を有する材料の使用は回避されることが望ましい。なぜならば、より高い強度の材料はたいていの場合、高価でかつ手間のかかる製作技術を必要とするからである。また、ロータの幅および／または直径を拡大することも、実際的な解決手段にはならない。なぜならば、このような手段は高められた重量や、高められた質量慣性を招くからである。ロータの幅にわたって溝底部における半径を単純に拡大することは不可能である。なぜならば、その場合、ベーンの確実が案内がもはや保証されなくなる恐れがあるである。さらに、ベーン溝の溝底部に配置されたベーンばねがその所定の位置を変化させてしまう危険も生じる。
【０００６】
発明の要約
したがって、本発明の根底を成す課題は、カムシャフト側の応力集中が低減されるようなベーン型のカムシャフト調節器を提供することである。
【０００７】
この課題を解決するために、本発明によれば、冒頭で述べた形式のベーン型のカムシャフト調節器において、ベーン溝のカムシャフト側の端区分が、拡大された横断面を有しているようにした。
【０００８】
本発明は、ベーン溝の溝底部の範囲にセンタボルトもしくはセンタねじのプリロード力により生じる応力がロータの軸方向において、組み込まれた状態でカムシャフトに隣接するフランジ面の範囲に局所的に限定されているという認識に基づいている。本発明によれば、この限定された範囲だけに、応力最適化された輪郭が装備され、ベーン溝のその他の範囲はベーンおよびベーンばねの最適な案内のための機能に応じた慣用の輪郭を維持している。ベーン溝のカムシャフト側の端区分の範囲における拡大された横断面に基づき、切欠き作用もしくはノッチ作用は低減され、そして著しく低減された応力ピークを有する、全幅にわたり均一な応力分配が生じる。
【０００９】
ベーン溝が溝底部の範囲で溝側面に関してアンダカットされていて、この個所に拡大された横断面を有していると、応力ピークの特に効果的な低減を得ることができる。したがって、本発明によれば、特に、アンダカット部に位置する最も危険にさらされている範囲が、拡大された横断面の選択により負荷軽減される。ロータのカムシャフト側の当付け面から間隔を置いて配置されているその他の範囲は不変のままである。拡大された範囲は、一方では溝底部の範囲に位置していてよいが、しかしアンダカット部の範囲にも設けられていてよい。さらに、拡大された横断面を有する範囲は、溝底部の範囲にも、アンダカット部の範囲にも、あるいはこれら両方の範囲に設けられていてよい。
【００１０】
拡大されていない溝横断面と、拡大された溝横断面との間の移行部が、円弧状に形成されていると、特に好都合な応力特性線が得られる。互いに異なる直径を有する両横断面の間の、円弧として形成された移行部は、応力を徐々に増大させてゆくので、局所的な応力ピークは回避される。
【００１１】
本発明のさらに別の構成では、ベーン溝が、アンダカット部と溝底部との範囲に、半径方向外側へ向かって延びる、拡大された横断面を有する区分を有している。このような構成では、溝底部から半径方向外側へ向かって延びる範囲が最適化される。もともとの溝底部と、端区分における溝底部とは共通の基線を有していてよい。拡大された範囲の横断面はほぼ楕円形に形成されていてよく、そして溝底部の範囲に真っ直ぐな区分を有していてよい。また、拡大された区分が少なくともほぼ一定の直径を有していることも可能である。このような構造は特に製作上好都合となる。
【００１２】
本発明のさらに別の有利な構成では、ベーン溝の、横断面が拡大されていない区分が、連続的に拡大する横断面を有する区分へ移行している。この場合、溝底部の範囲ではベーン溝が不変のまま維持されていてよく、そしてベーン溝はこの場所から半径方向で外側へ向かってゴブレット形に拡開している。この構成の場合にも、拡大された範囲の楕円形の横断面が有利である。通常の横断面を有するベーン溝と、拡大された横断面を有する区分との間の連続的な移行に基づき、カムシャフトに接触する側面における高められた応力集中は回避される。したがって、より高い強度を有する材料に頼る必要はなくなり、そして本発明の対象を廉価に製造することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の、同じく特に有利な改良形では、ベーン溝が、溝底部の範囲に、半径方向内側へ向かって延びる、拡大された横断面を有する区分を有している。拡大された横断面を有するこの範囲は、アンダカット部の範囲および溝底部に位置しかつ半径方向外側へ向かって延びている、拡大された横断面を有する区分に対して付加的に設けられていると有利である。全体的には、アンダカット部と溝底部と溝側面の始端部とを取り囲む範囲全体が、拡大された直径を有していてよい。いずれの個所にもシャープなエッジを有する移行部が生じないので、局所的な応力ピークは発生しない。拡大された横断面を有する範囲は楕円形の基本形状を有していて、円錐状に形成されている。
【００１４】
図面の簡単な説明
本発明の別の利点および詳細を、有利な実施例につき図面を参照しながら詳しく説明する。図面は概略図であり、そして；
図１は、ベーン型のカムシャフト調節器の横断面図であり、
図２ａは、本発明によるベーン型のカムシャフト調節器のロータの斜視図であり、
図２ｂは、図１に示したロータの側面図であり、
図３ａ〜図３ｃは、公知先行技術によるロータのベーン溝の端区分を示す図であり、  図４ａ〜図４ｃは、本発明の第１実施例を示す図であり、
図５ａ〜図５ｃは、本発明の第２実施例を示す図であり、
図６ａ〜図６ｃは、本発明の第３実施例を示す図であり、
図７ａ〜図７ｃは、本発明の第４実施例を示す図である。
【００１５】
図面の詳細な説明
図１には、ベーン型のカムシャフト調節器０の横断面図が示されており、図２ａには、ベーン型のカムシャフト調節器０のロータ１の斜視図が示されている。
【００１６】
ロータ１はディスク形の基本形状を有していて、全周にわたって均一に分配された５つのベーン溝２を備えている。これらのベーン溝２内にはベーン２ａが挿入可能である。ベーン２ａはロータ１とステータ２ｃとの間の、オイルで充填可能な室２ｂをシールしている。各ベーン溝２の左右両側には、それぞれ孔３，４が配置されている。これらの孔３，４を通じてオイルは前記室２ｂ内に流入しかつ再び流出することができる。
【００１７】
ベーン溝２は軸方向に延びていて、その端区分５には拡大された横断面を有している。
【００１８】
図２ｂには、図１に示したロータ１を断面して示す側面図が示されている。図２ｂから特に良く判るように、ベーン溝２は軸方向でロータ１のほぼ全厚さにわたって一定の横断面を有していて、端区分５の範囲においてのみ拡大された横断面を有している。この横断面拡大はノッチ作用の低減をもたらし、ひいては端区分５の範囲における応力ピークの低下をもたらす。
【００１９】
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃには、公知先行技術によるロータのベーン溝９の端区分の拡大図が示されている。図３ａは斜視図であり、図３ｂは図２と同様の側面図であり、図３ｃはベーン溝９の正面図である。図３ｃから判るように、溝側面６は溝底部８の近傍にアンダカット部７を有しており、このアンダカット部７は円弧区分と真っ直ぐな部分とから成っている。ベーン溝９の自由端部１０はその他の範囲と同じ一定の直径を有しているので、この個所には比較的強力な横断面ジャンプ（横断面の飛躍的変化）が存在し、このような横断面ジャンプは高められた応力を生ぜしめる。
【００２０】
図４ａ、図４ｂおよび図４ｃには、本発明の第１実施例が示されている。
【００２１】
図３ａ〜図３ｃに示したベーン溝の場合とは異なり、拡大されていない溝横断面と拡大された溝横断面との間の移行部１１は円弧状に形成されている。この移行部１１は溝底部１２からもアンダカット部１３からも外方へ向かって延びている。円弧状の移行部１１は比較的穏やかな力変向を生ぜしめ、このような穏やかな力変向は外面における拡大された横断面と共に、低減された応力集中をもたらす。
【００２２】
図５ａ、図５ｂおよび図５ｃには、本発明の第２実施例が示されている。ベーン溝はアンダカット部１３の範囲に、半径方向外側へ向かって、つまりベーン溝の開口へ向かって延びる、拡大された直径を有する区分１４を備えている。図５ｂから最も良く判るように、この区分１４の直径は一定である。他方において、拡大された横断面を有する範囲は溝底部１２から半径方向内側へ向かっては延びていない。所望の応力低減はこの変化実施例ではとりわけ拡大された直径により得られる。
【００２３】
図６ａ、図６ｂおよび図６ｃには、本発明の第３実施例が示されている。
【００２４】
図６ｂから判るように、ベーン溝の区分１５の拡大されていない横断面は、連続的に拡大する横断面を有する区分１６へ移行している。この変化実施例も同じく、局所的なピーク応力の特に低いレベルの点ですぐれている。図５ａ〜図５ｃに示した変化実施例と一致して、溝底部１２から半径方向内側へ向かって延びる範囲は、拡大された横断面を有していない。
【００２５】
図７ａ、図７ｂおよび図７ｃには、本発明の第４実施例が示されている。ロータ１のこの端区分の基本構造は図６ａ〜図６ｃに示したものに等しいが、付加的にベーン溝は溝底部１２の範囲に、拡大された横断面を備えた、半径方向内側へ向かって延びる区分１７を有している。アンダカット部１３の両側に延びる、拡大された区分１８は、図６ａ〜図６ｃに図示した実施例と同様に形成されており、したがってこの区分１８は図６の区分１６に相当している。区分１７，１８の輪郭を制限する輪郭制限部から成る、ロータ１の側面に形成された開口は、平坦な溝底部は別としてほぼ楕円形に形成されている。区分１８の縁ラインは、ほぼ溝側面の下端部１９の範囲に位置する中心点を持った円の円弧区分である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ベーン型のカムシャフト調節器の横断面図である。
【図２ａ】本発明によるベーン型のカムシャフト調節器のロータの斜視図である。
【図２ｂ】図１に示したロータの側面図である。
【図３ａ】公知先行技術によるロータのベーン溝の端区分を示す斜視図である。
【図３ｂ】図３ａに示したベーン溝の側面図である。
【図３ｃ】図３ａに示したベーン溝の正面図である。
【図４ａ】本発明の第１実施例によるロータのベーン溝の端区分を示す斜視図である。
【図４ｂ】図４ａに示したベーン溝の側面図である。
【図４ｃ】図４ａに示したベーン溝の正面図である。
【図５ａ】本発明の第２実施例によるロータのベーン溝の端区分を示す斜視図である。
【図５ｂ】図５ａに示したベーン溝の側面図である。
【図５ｃ】図５ａに示したベーン溝の正面図である。
【図６ａ】本発明の第３実施例によるロータのベーン溝の端区分を示す斜視図である。
【図６ｂ】図６ａに示したベーン溝の側面図である。
【図６ｃ】図６ａに示したベーン溝の正面図である。
【図７ａ】本発明の第４実施例によるロータのベーン溝の端区分を示す斜視図である。
【図７ｂ】図７ａに示したベーン溝の側面図である。
【図７ｃ】図７ａに示したベーン溝の正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
０  ベーン型のカムシャフト調節器
１  ロータ
２  ベーン溝
２ａ  ベーン
２ｂ  室
２ｃ  ステータ
３  孔
４  孔
５  端区分
６  溝側面
７  アンダカット部
８  溝底部
９  ベーン溝
１０  端部
１１  移行部
１２  溝底部
１３  アンダカット部
１４  区分
１５  区分
１６  区分
１７  区分
１８  区分
１９  端部
【図１】
2008501886.tif 000003
【図２ａ】
2008501886.tif 000004
【図２ｂ】
2008501886.tif 000005
【図３ａ】
2008501886.tif 000006
【図３ｂ】
2008501886.tif 000007
【図３ｃ】
2008501886.tif 000008
【図４ａ】
2008501886.tif 000009
【図４ｂ】
2008501886.tif 000010
【図４ｃ】
2008501886.tif 000011
【図５ａ】
2008501886.tif 000012
【図５ｂ】
2008501886.tif 000013
【図５ｃ】
2008501886.tif 000014
【図６ａ】
2008501886.tif 000015
【図６ｂ】
2008501886.tif 000016
【図６ｃ】
2008501886.tif 000017
【図７ａ】
2008501886.tif 000018
【図７ｂ】
2008501886.tif 000019
【図７ｃ】
2008501886.tif 000020
【国際調査報告】
2008501886.tif 000021
2008501886.tif 000022
2008501886.tif 000023
2008501886.tif 000024