(57)【要約】【課題】内燃機関用の、クランク軸に対するカム軸の回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置を改良して、装置の質量を減じると同時に、漏れを最小限に抑えることができるようにする。【解決手段】ステータ（４）と端壁（５）とが一体的にポット（１９）として形成されており、かつ該ポット（１９）が、非切削加工により製作される金属薄板部分として形成されているようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の、クランク軸に対するカム軸（２）の回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置（１）であって、相対回動不能にカム軸（２）に結合されている、羽根（１０）を備えたロータ（６）と、相対回動不能に、クランク軸により駆動される駆動車（３）に結合されている、少なくとも端面に端壁（５）を備えたステータ（４）とが設けられており、羽根（１０）の両側に、圧力室（１１，１１′，１１″，１２，１２′，１２″）が設けられており、該圧力室（１１，１１′，１１″，１２，１２′，１２″）がそれぞれ、ステータ（４）のウェブ壁（７，７′，７″）と、周方向で互いに同心的に延びる内側の壁（９，９′，９″）ならびに外側の壁（８，８′，８″）とにより画定されており、ハイドロリックシステムを介して液圧作動液により圧力負荷可能である、またはこれを抜くことができるようになっている形式のものにおいて、ステータ（４）と端壁（５）とが一体的にポット（１９）として形成されており、かつ該ポット（１９）が、非切削加工により製作される金属薄板部分として形成されていることを特徴とする、内燃機関用の、クランク軸に対するカム軸の回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置。
【請求項２】
端壁（５）を基準として、ステータ（４）のセグメントが１つずつ、非切削加工による形状付与プロセスにより、軸方向でずらされており、それにより、周方向で延びる外側の壁（８，８′，８″）の内面と相俟って、端壁（５）のセグメント状の区分の内面と、前記外側の壁およびセグメント状の区分と一緒に形成されたウェブ壁（７，７′，７″）の内面とにより、圧力室（１１，１１′，１１″，１２，１２′，１２″）が形成されており、周方向で延びる内側の壁（９，９′，９″）の外面と、ウェブ壁（７，７′，７″）の外面と、端壁（５）の、軸方向でずらされたセグメントの外面とにより、セグメント状の凹部（１５，１５′，１５″）が形成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
凹部（１５，１５′，１５″）が強化または支持されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
圧力室（１１，１１′，１１″，１２，１２′，１２″）が端面で、端壁（５）に被着される材料により直角に閉鎖されている、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記材料が、ステータ形状に適合されたシールディスク（１４）として形成されている、請求項４記載の装置。
【請求項６】
シールディスク（１４）がポット（１９）に固く結合されている、請求項５記載の装置。
【請求項７】
圧力室（１１，１１′，１１″，１２，１２′，１２″）が端面で、端壁（５）に射出成形により被着されるプラスチックにより閉鎖されている、請求項４記載の装置。
【請求項８】
ロータ（６）に、調節角度を制限するためのエレメント（１６）が配置されており、該エレメント（１６）が、対応するゲート（１７）内に係入する、請求項１記載の装置。
【請求項９】
ポット（１９）が金属薄板ブランクから深絞り加工により製作されている、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
凹部（１５，１５′，１５″）が、端壁（５）とは反対の面で、フランジ（２０）により閉鎖されており、該フランジ（２０）がステータ（４）の部分である、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
フランジ（２０）が、固定手段を収容するための開口（２１）を有している、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
両部分、すなわちポット（１９）と駆動車（３）とが、変形加工技術の結合テクノロジ、例えばナーリング、フランジング、溶接、コーキン、リベット締め、接着または屈曲した保持ノーズにより互いに固定されている、請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の、クランク軸に対するカム軸の回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置であって、相対回動不能にカム軸に結合されている、羽根を備えたロータと、相対回動不能に、クランク軸により駆動される駆動車に結合されている、少なくとも端面に端壁を備えたステータとが設けられており、羽根の両側に、圧力室が設けられており、該圧力室がそれぞれ、ステータのウェブ壁と、周方向で互いに同心的に延びる内側の壁ならびに外側の壁とにより画定されており、ハイドロリックシステムを介して液圧作動液により圧力負荷可能である、またはこれを抜くことができるようになっている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４３２０号明細書から、本発明の上位概念を成す、カム軸の回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置を備えた内燃機関が公知である。このハイドロリック式の装置はクランク軸に対してカム軸の位相を変化させることができる。この装置はロータおよびステータから成る。ロータは、羽根車として形成されており、軸方向の中央ねじにより固定されるカム軸を包囲しており、かつカム軸と同期的に回転する。ステータは一方ではステータを取り巻くハウジングの部分であり得る端壁により、他方では駆動車により圧力媒体密に閉鎖されている。ステータはロータを包囲し、かつクランク軸により駆動される駆動車と同期的に回転する。ステータの、実質的に半径方向で延びるウェブ壁はロータの、制限された回転角度のみを許可し、ロータと相俟って複数の圧力室を形成する。圧力室は液圧作動液により圧力負荷されたり、液圧作動液を抜かれたりすることができる。
【０００３】
しかし、この公知の装置における欠点は、装置の個別部分が主に鋼または鉄から成っており、焼結または切削により製作されている点にある。このことから、以下に挙げる欠点が生じる：
１．回転角度を調節するための装置の高い質量、
２．焼結構成部分の製作時の切削手間による、高い製作コスト、
３．多孔質の焼結構成部分による、望ましくない外的なオイル漏れ。
【０００４】
焼結冶金学における薄い壁厚が、特に壁厚変動との関連で、密度分布ならびに強度および剛性の点で問題の多いものであるだけではなく、種々異なる充填レベルを有する複雑な形状がしばしば、型内の高価なスライダによってのみ実現されるために、従来の、回転角度を調節するための装置は大抵の場合、比較的重くて重厚な構成部分から製作されている。切削加工により製作される装置の場合も、問題点は同じである。複雑な、負荷に適合された形状は高い切削手間につながる。
【０００５】
回転角度を調節するための装置の質量を削減する提案は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１４８６８７号明細書またはドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４３２０号明細書から見て取れる。それによれば、装置の部分はアルミニウムまたはアルミニウム合金または別の軽金属から製作される。このことが有する欠点は、異なる熱膨張係数により、漏れギャップが温度上昇と共に増大することができ、それにより、高い漏れが生じる点にある。さらに、寸法が同じであれば、アルミニウムは負荷下で鋼もしくは鉄よりも強く変形する。特に、個別部分がハウジングねじにより互いに緊締される際に、相応に大きなギャップが変形を許容しなければならない。ハウジングねじは高い製造手間を意味し、それにより、より高いコストを引き起こし、加えて、装置にとって最適とは言い難い力伝達経路を結果として有することになる。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４３２０号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１４８６８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ本発明の課題は、内燃機関用の、クランク軸に対するカム軸の回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置を改良して、装置の質量を減じると同時に、漏れを最小限に抑えることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明の構成によれば、ステータと端壁とが一体的にポットとして形成されており、かつ該ポットが、非切削加工により製作される金属薄板部分として形成されているようにした。
【発明の効果】
【０００８】
ステータが端壁と一体的にポットとして形成されており、しかもステータが、場合によっては内部に配置されるシールディスクを含めて、非切削加工による金属薄板部分として製作されていることにより、駆動側の、圧力室を形成するユニットとしての、重厚な焼結構成部分は薄壁の金属薄板部分および金属薄板変形加工部分により代替される。もちろん、金属薄板の代わりに、金属帯状材が使用されてもよい。以下、「金属薄板」を金属薄板または金属帯状材の上位概念として使用する。それにより、製作されねばならない焼結構成部分が僅かであるので、切削手間の節減および外的なオイル漏れの減少が、多孔質の焼結部分の省略により生ぜしめられる。もちろん、ステータおよびハウジングの非切削加工による製作は、必要と見なされる限りにおいて、これらの部分を切削加工により後加工することがないことを意味するものではない。
【０００９】
オイル漏れのさらなる減少は直接、本発明によるステータと端壁との一体化から得られる。すなわち、両部分間に、公知の装置と比べて少ない接合箇所が存在しており、この接合箇所は結果的に封止されなくてもよい。一体化により、構成部分手間もしくは製作手間も減少する。それというのも、端壁が付加的にステータに結合される必要がないからである。最終的には、軸方向での摩擦力結合式のねじ結合に対して、圧縮ひずみ変形が減じられる。
【００１０】
装置がその僅かな質量にもかかわらず高い剛性と負荷耐性とを有しているようにするために、薄壁の金属薄板部分および金属薄板変形加工部分は局所的に、負荷方向に沿って、異形成形または適当な成形により、理想的に負荷に適合されることができ、全体的には、大きな壁厚を必要とすることもなければ、高い質量を甘受することもない。例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４３２０号明細書に提案されているように、軽金属を使用することで質量を削減する方法に対して、本発明は、全ての構成部分の熱膨張係数が同じままであり、それにより、熱的な効果に基づく非密閉性が生じることがないという利点を有している。
【００１１】
ステータは、端壁により形成されるベースと、周方向で延びる内外の壁と、隣り合う、周方向で延びる内外の壁のその都度２つの端部を結合するウェブ壁とから成る。ウェブ壁は実質的に半径方向で延びており、仮想の外側の壁に対して凹部を画定する。薄壁の金属薄板から製作されていて、端壁と一体的には形成されていないステータに比べて、安定性は大幅に高まる。それというのも、ポットの端壁が、半径方向力によりもたらされる振動を大幅に減衰する、もしくは前もってその発生を防止するからである。これにより、ポットを包囲するハウジングを省略することができる。それにより、装置の質量をさらに減じることができる。
【００１２】
ポットを、該ポットを包囲するハウジングなしに駆動車に結合することは、凹部が、端壁とは反対の面で、フランジにより制限されていることにより実現されていることができる。このフランジが駆動車に結合される。例えば、貫通切欠きがフランジに形成されており、貫通切欠きにより、ポットが駆動車に螺設されることができる。フランジをこのように形成した利点は、ポットが極めてコンパクトに構成される上に、フランジの面により、付加的に安定性を享受する点にある。それというのも、フランジが、個々の圧力室を相互に支持することができるからである。ただし一般的には、両部分、すなわちステータと駆動車との保持が、変形加工技術の結合テクノロジもしくは一般的な摩擦力結合式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）、形状結合式（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛）、素材結合式（ｒｅｉｂｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）のテクノロジ、例えばナーリング、フランジング、溶接、コーキン、リベット締め、接着または屈曲した保持ノーズにより保証される。
【００１３】
ポットは深絞り加工で金属薄板ブランクから製作される。周方向で延びる内外の壁およびウェブ壁は半径方向の深絞り加工により成形されることができる。この事例では一般に、ポットのステータ壁が、ポットの端壁に対して正確な直角を成せない場合がある。ただし、正確な直角は圧力室を完全に封止するために必要である。それゆえ、漏れ損失を回避するために、シールディスクを直接端壁手前に配置することが有利である。その結果、羽根を備えたロータの挿嵌後、直角の圧力室が形成される。
【００１４】
シールディスクは有利には薄壁の鋼から成形されており、ポットの大きさおよび形状に適合されており、それにより、シールディスクは圧力室を圧力媒体密に端壁手前で閉鎖する。シールディスクは、それが固く端壁に結合されると、ポットの安定性を付加的に高めるという別の目的を充足する。シールディスクを端壁に結合する代わりに、端壁前の、カム軸側に位置するスペースを射出成形により充填することも可能である。それにより、可能な限り平らであって、ウェブ壁および周方向で延びる外側の壁に対して直角な、圧力室の封止が達成される。射出成形材料として、例えばプラスチックまたはその他の、運転状態では固体であるが加工時には液体である材料が使用されることができる。
【００１５】
ウェブ壁の間に存在する凹部は、ポットを付加的に強化および補強するプラスチックインサートまたは金属インサートで充填されることができる。
【００１６】
ステータのウェブ壁の壁厚はさらに、ロータの羽根がそれぞれの終端位置でステータのウェブ壁に当接して、これに圧力を及ぼすことが回避されると減じられることができる。このために、調節角度の制限が必要である。このことは例えば調節角度を制限するための、ロータに結合されたエレメントを介して実現されることができる。このエレメントは対応するゲート内に係入する。
【００１７】
要するに、本発明により形成された装置は背景技術の装置に比べて軽量であり、必要となる切削手間が少ないことで製作コストが節減され、必要となる個別部分が少ないことで組立コストが節減され、しかもここではもはや必要とされない焼結材料を封止するための人造樹脂含浸または水蒸気処理を省略することもできる。本発明による装置は接合箇所の個数、ひいては必要なシールの個数を減じ、これにより漏れ損失を最小限に抑える。
【００１８】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例につき詳説する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１から、図示されていないクランク軸に対するカム軸２の回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置１の主要な部分が見て取れる。ハイドロリック式の装置１は内燃機関のガス交換弁の開閉時間を変化させるためのハイドロリック式の作動駆動部として形成されている。この装置１は、例えば図示されていないチェーンによりクランク軸に結合されている駆動車３により駆動される。装置１は主として、固く駆動車３に結合されていて、端壁５と一体的にポット１９として形成されていて、端壁５ならびに駆動車３により圧力媒体密に閉鎖されているステータ４と、軸方向の中央ねじ１８により相対回動不能にカム軸２に結合されていて、羽根車（ベーン）として形成されているロータ６とから成っている。ポットとしてステータ４と端壁５とが一体であることにより、特にステータ４と端壁５との間に接合箇所が存在しない。図１では、ステータ４が駆動車３に溶接シーム１３により結合されている。
【００２０】
図２には、装置１のステータ４が示されている。ステータ４はウェブ壁７，７′，７″と、周方向で延びる外側の壁８，８′，８″と、周方向で延びる内側の壁９，９′，９″とにより、ロータ６および該ロータ６の羽根１０と相俟って、第１の圧力室１１，１１′，１１″および第２の圧力室１２，１２′，１２″を形成する。第１の圧力室１１，１１′，１１″および第２の圧力室１２，１２′，１２″は液圧作動液で満たされており、ロータ６とステータ４との間の角度調節部を形成する。圧力室１１，１１′，１１″，１２，１２′，１２″はカム軸側で駆動車３により閉鎖され、カム軸とは反対の側でポット１９の端壁５により閉鎖される。第１の圧力室１１，１１′，１１″と第２の圧力室１２，１２′，１２″とは、液圧作動液による選択的または同時的な圧力負荷に際し、最大の旋回角度内で、駆動車３に対するロータ６の旋回運動または固定を生ぜしめ、ひいては内燃機関のクランク軸に対するカム軸の相対回動を生ぜしめる。
【００２１】
さらに図１から、調節角度を制限するための、ロータ６に結合されたエレメント１６が見て取れる。このエレメント１６は対応するゲート１７内に係入する。これにより、ロータ６の調節範囲の制限が実施される。このことはステータ４もしくはポット１９の負荷を引き下げる。その際、ゲート１７は円環状の制限溝として形成されている。
【００２２】
図３には、ポット１９として形成されたステータ４の第２のバージョンの縦断面図が示されている。圧力室１１，１１′，１１″，１２，１２′，１２″の封止を目的として、端壁５のカム軸側には、ポット１９内に、シールディスク１４が配置されている。シールディスク１４はポット１９の内側の形状に適合されている。シールディスク１４は、ステータ４からポット１９の端壁５への移行部が正確な直角を成さない場合に、漏れ損失を減じる。
【００２３】
最後に図４から、ポット１９がカム軸側にフランジ２０を有していることが見て取れる。フランジ２０自体は固定手段（図示せず）を収容するための開口２１を有している。フランジ２０は圧力室を相互に支持し、ポット１９を補強する。固定手段はポットを摩擦力結合式に駆動車３に結合する。
【００２４】
要するに、非切削加工により製作されるステータ４と端壁５とをポット１９として一体化したことにより、使用される構成部分の個数が減じられ、ひいては組立手間が減じられる。同時に、漏れ損失が減じられる。それというのも、存在する接合箇所が少なく、しかも焼結された装置に対して、多孔質の焼結構成部分を省略することにより、手間のかかる水蒸気処理または人造樹脂含浸を省略することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ステータが端壁と一体的に形成されている、回転角度を調節するための装置の縦断面図である。
【００２６】
【図２】図１に示した装置の、横断面図および平面図の組み合わせである。
【００２７】
【図３】第２の装置の縦断面図である。
【００２８】
【図４】第３の装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  回転角度を調節するためのハイドロリック式の装置、  ２  カム軸、  ３  駆動車、  ４  ステータ、  ５  端壁、  ６  ロータ、  ７，７′，７″  ウェブ壁、  ８，８′，８″  周方向で延びる外側の壁、  ９，９′，９″  周方向で延びる内側の壁、  １０  羽根、  １１，１１′，１１″  第１の圧力室、  １２，１２′，１２″  第２の圧力室、  １３  溶接シーム、  １４  シールディスク、  １５，１５′，１５″  凹部、  １６  調節角度を制限するためのエレメント、  １７  ゲート、  １８  軸方向の中央ねじ、  １９  ポット、  ２０  フランジ、  ２１  開口
【図１】
2005180433.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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