DE19715570A1 - Internal sealing of a camshaft adjusting device on an internal combustion engine, in particular a vane adjusting device - Google Patents
Internal sealing of a camshaft adjusting device on an internal combustion engine, in particular a vane adjusting deviceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine interne Abdichtung einer Nockenwellen-Verstell einrichtung an einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Flügelzellen- Verstelleinrichtung, bestehend aus einem als Außenrotor ausgebildeten, mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine über einen Zahnriemen oder eine Steuerkette oder über Zahnräder verbundenen Antriebsrad, welches einen durch eine Umfangswand und zwei Seitenwände gebildeten Hohlraum aufweist, wobei an der Außenseite der Umfangswand eine Verzahnung vorgesehen ist und in die Innenseite der Umfangswand mindestens eine Arbeitskammer mit zur Längsmittelachse des Antriebsrades gerichteten Begrenzungswänden einge arbeitet ist, wobei in den Hohlraum des Antriebsrades ein als Innenrotor ausge bildetes, drehfest mit der Nockenwelle verbundenes Flügelrad mit mindestens einem radialen Flügel eingesetzt ist, dessen Flügel jede Arbeitskammer wieder um in jeweils zwei Druckräume unterteilen, welche durch wahlweise, zeitlich versetzte oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung mit einem Drucköl eine Relativverdrehung und/oder eine stufenlose hydraulische Einspannung der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirken. The invention relates to an internal seal of a camshaft adjuster device on an internal combustion engine, in particular a vane cell Adjustment device, consisting of an outer rotor, with a crankshaft of an internal combustion engine via a toothed belt or a Timing chain or drive wheel connected via gears, which a through has a peripheral wall and two side walls formed cavity, a toothing is provided on the outside of the peripheral wall and in the inside of the peripheral wall with at least one working chamber Limiting walls directed longitudinal longitudinal axis of the drive wheel works, being in the cavity of the drive wheel as an inner rotor formed, rotatably connected to the camshaft impeller with at least a radial wing is used, the wing of each working chamber again to subdivide into two pressure rooms, which by optional, temporal offset or simultaneous pressurization with a pressure oil Relative rotation and / or a stepless hydraulic clamping of the Actuate camshaft to crankshaft.
Bei den der Fachwelt allgemein bekannten Flügelzellen-Verstelleinrichtungen der oben genannten Art erfolgt die Abdichtung der Druckräume im Hohlraum des Antriebsrades gegen Drucköl-Leckagen zumeist zum einen durch zwei enge Radialspalte zwischen den Flügeln des Flügelrades und der Umfangswand sowie zwischen der Nabe des Flügelrades und der Umfangswand des Antriebsrades sowie zum anderen durch zwei enge Axialspalte zwischen den Flügelseiten wänden des Flügelrades und den Seitenwänden des Antriebsrades. Aus ferti gungstechnischer Sicht ist es jedoch nicht oder nur sehr aufwendig möglich, bei derartigen Flügelzellen-Verstelleinrichtungen in Radialrichtung zwei enge bzw. dichtende Radialspalte herzustellen, da es hierbei zu Überbestimmungen zwischen dem Flügelrad und dem Antriebsrad kommt, durch die zwangsläufig einer der Radialspalte nicht mehr bestimmungsgemäß abdichtet. Trotz kosten aufwendiger und paßgenauer Fertigung der Einzelteile solcher Verstelleinrich tungen kommt es somit vor, daß im Motorbetrieb mit zunehmender Temperatur des Drucköls über die an sich begrenzt erforderliche Leckage hinaus zunehmen de Leckagen durch die Radial- und Axialspalte hindurch auftreten, die zu einem Absinken des Versorgungsöldrucks und somit zu verzögerten Verstellzeiten sowie zu einer zu weichen hydraulischen Einspannung des Flügelrades und somit der Nockenwelle führen. Dies wirkt sich verstärkt nachteilig bei hohen Öltemperaturen aus, da dort die Viskosität und der Versorgungsöldruck beson ders gering sind, so daß die vom Kennfeld der Motorsteuerung vorgegebene Verstellposition der Nockenwelle in nachteiliger Weise häufig nachgeregelt werden muß und/oder höhere Ölfördermengen zur Verfügung gestellt werden müssen.In the vane adjustment devices generally known in the art The above-mentioned type seals the pressure spaces in the cavity of the drive wheel against pressure oil leaks mostly on the one hand through two narrow Radial gaps between the blades of the impeller and the peripheral wall as well between the hub of the impeller and the peripheral wall of the drive wheel and on the other hand through two narrow axial gaps between the wing sides walls of the impeller and the side walls of the drive wheel. From ferti From a technical point of view, however, it is not possible or only possible with great effort such vane adjustment devices in the radial direction two narrow or produce sealing radial gaps, as this leads to overdeterminations comes inevitably between the impeller and the drive wheel one of the radial gaps no longer seals as intended. Despite cost complex and precise manufacture of the individual parts of such adjusting devices So it happens that in engine operation with increasing temperature of the pressure oil increase beyond the leakage required per se de Leakages occur through the radial and axial gaps that lead to a Lowering of the supply oil pressure and thus delayed adjustment times and too soft hydraulic clamping of the impeller and thus guide the camshaft. This has an increasingly disadvantageous effect at high Oil temperatures, because there the viscosity and the supply oil pressure are low, so that the given by the map of the engine control Adjustment position of the camshaft often adversely adjusted must and / or higher oil production volumes are made available have to.
Durch eine weitere, in der DE-OS 39 22 962 offenbarte gattungsgemäße An triebsvorrichtung für eine Nockenwelle ist es darüber hinaus bekannt, in die Flügel des Flügelrades axiale und radiale Nuten einzuarbeiten und in diese Nuten federgelagerte Dichtungen einzusetzen, die mit der Umfangswand und den Seitenwänden des Hohlraumes des Antriebsrades dichtend zusammen wirken.By a further generic type disclosed in DE-OS 39 22 962 Drive device for a camshaft is also known in the Blade of the impeller to incorporate axial and radial grooves and into them Grooves to use spring-loaded seals with the peripheral wall and the side walls of the cavity of the drive wheel sealingly together Act.
Diese Dichtungsmaßnahmen haben sich jedoch hinsichtlich des Fertigungsauf wandes und der Herstellungskosten für Flügelzellen-Verstelleinrichtungen als äußerst aufwendig erwiesen und können durch die Übergangsstöße zwischen den einzelnen Axial- und Radialdichtungen ebenfalls noch keine zufrieden stellende Senkung der Leckagewerte gewährleisten.However, these sealing measures have changed in terms of manufacturing wall and the manufacturing costs for vane adjustment devices as proven to be extremely complex and can be caused by the transition joints between the individual axial and radial seals are also not yet satisfied Ensure a significant reduction in the leakage values.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine interne Abdichtung einer Nockenwel len-Verstelleinrichtung an einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Flügel zellen-Verstelleinrichtung, zu konzipieren, mit welcher mit einfachen, kosten günstigen Mitteln unerwünschte Drucköl-Leckagen zwischen den Druckräumen im Hohlraum des Antriebsrades auf ein Minimum reduzierbar sind.The object of the invention is therefore an internal seal of a cam shaft len-adjusting device on an internal combustion engine, in particular a wing cell adjustment device, to design with which with simple, cost cheap means undesirable pressure oil leaks between the pressure rooms in the cavity of the drive wheel can be reduced to a minimum.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Flügelzellen-Verstelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs i derart gelöst, daß jeder Flügel des Flügelrades als innerhalb einer Führung im Flügelrad bewegliches, gesondertes Flügelsegment ausgebildet ist, welches sowohl radial zur Umfangswand des Antriebsrades in der jeweiligen Arbeitskammer als auch axial zu den Seiten wänden des Antriebsrades einen Abstand aufweist, der radial durch die wäh rend des Motorbetriebes aus der Rotation der Flügelzellen-Verstelleinheit resultierende und auf das Flügelsegment wirkende Radialfliehkraft und axial durch mindestens ein mit Vorspannung beaufschlagtes Axialdichtelement lecka gefrei abgedichtet ist. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4, welche jedoch auch selbständige, schutzfähige Merkmale enthalten können. According to the invention, this object is achieved with a vane adjustment device according to the preamble of claim i solved such that each wing of the Impeller as a separate, movable within a guide in the impeller Wing segment is formed, which both radially to the peripheral wall of the Drive wheel in the respective working chamber and axially to the sides walls of the drive wheel has a distance radially through the wäh during motor operation from the rotation of the vane adjustment unit resulting radial centrifugal force acting on the wing segment and axial by at least one axial sealing element with a preloaded leak is sealed free. Appropriate refinements and developments of Invention are the subject of dependent claims 2 to 4, which however may contain independent, protectable features.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Flügelzellen-Verstelleinrichtung hebt sich somit gegenüber dem Stand der Technik dadurch positiv ab, daß die Fertigung des Flügelrades wesentlich vereinfacht wird und gleichzeitig die Leckagewerte im Hohlraum des Antriebsrades weitestgehend minimiert werden. Zwar besteht das Flügelrad in erfindungsgemäßer Ausbildung aus mehr Einzelteilen als bisher üblich, sie müssen jedoch nicht mehr mit den bei bekannten Flügelzellen- Verstelleinrichtungen notwendigen engen Toleranzen, die sich nachteilig auf den Fertigungsaufwand und auf die Herstellungskosten der Flügelzellen-Verstell einrichtung auswirken, hergestellt werden. Ebenso ist durch die erfindungs gemäße Trennung der Flügel des Flügelrades von der Nabe des Flügelrades eine Überbestimmung zwischen der Nabe dem Flügelrad und dem Antriebsrad nicht mehr möglich, so daß zwischen der Nabe des Flügelrades und der Umfangs wand des Antriebsrades ein exakter radialer Dichtspalt hergestellt werden kann.The vane cell adjustment device designed according to the invention rises thus compared to the prior art in that the production the impeller is significantly simplified and at the same time the leakage values be minimized as far as possible in the cavity of the drive wheel. Although there is the impeller in the inventive design of more individual parts than before usual, but you no longer have to with the known vane cell Adjustment devices necessary tight tolerances, which are disadvantageous the manufacturing effort and the manufacturing costs of the vane adjustment impact the device, be made. Likewise, through the fiction proper separation of the impeller blades from the impeller hub Not overdetermination between the hub, the impeller and the drive wheel more possible, so that between the hub of the impeller and the circumference wall of the drive wheel an exact radial sealing gap can be produced.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die Führung für jedes Flügel segment dabei bevorzugt als parallel zur Längsmittelachse verlaufende Radialnut mit parallel zueinander ausgerichteten axialen Seitenwänden in der Nabe des Flügelrades ausgebildet, welche das eingesetzte, bevorzugt quaderförmige Flügelsegment annähernd zur Hälfte seiner Höhe umschließt. Hinsichtlich des zu erzielenden Verstellwinkels zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle sowie hinsichtlich der notwendigen Verstellgeschwindigkeit und hydraulischen Einspannkraft hat es sich als Optimum erwiesen, jeweils drei solcher Radialnu ten gleichmäßig an der Nabe des Flügelrades zu verteilen und jeweils drei gleichartig ausgebildete Flügelsegmente in diesen Radialnuten einzusetzen. Vom Schutzumfang der Erfindung eingeschlossen sind jedoch auch solche Lösungen, bei denen das Flügelrad mit weniger als drei oder auch mehr als drei Flügelseg menten ausgebildet ist und/oder bei denen die Flügelsegmente durch die Radial nuten zu mehr oder auch weniger als die Hälfte ihrer Höhe umschlossen wer den. Ebenso stellt die bevorzugt quaderförmige Ausbildung der Flügelsegmente nur eine von mehreren möglichen Ausführungsformen dar, da mit derartigen Flügelsegmenten ein relativ langer radialer Dichtspalt und somit eine hohe Dichtheit zwischen den Druckräumen in jeder Arbeitskammer erzielt werden kann.In an expedient embodiment of the invention, the guide is for each wing segment preferably as a radial groove running parallel to the longitudinal central axis with parallel axial side walls in the hub of the Formed impeller, which is used, preferably cuboid Wing segment encloses approximately half of its height. Regarding the adjustment angle to be achieved between the crankshaft and the camshaft as well as the necessary adjustment speed and hydraulic Clamping force has proven to be the optimum, three such radial grooves each evenly distributed on the impeller hub and three each use wing segments of the same design in these radial grooves. From However, the scope of the invention also includes solutions where the impeller has less than three or even more than three wing blades elements is formed and / or in which the wing segments through the radial grooves to more or less than half of their height the. Likewise, the preferred cuboid design of the wing segments only one of several possible embodiments, since with such Wing segments a relatively long radial sealing gap and thus a high Tightness can be achieved between the pressure chambers in each working chamber can.
Die mit der Umfangswand des Antriebsrades in der jeweiligen Arbeitskammer in Wirkverbindung stehende Dichtfläche jedes Flügelsegmentes weist deshalb in weiterer Konkretisierung der Erfindung bevorzugt radial den gleichen Radius und axial die gleiche Oberflächenkontur wie die Umfangswand in der jeweili gen Arbeitskammer auf. Die dieser auch mit einem kleineren Radius ausbildba ren Dichtfläche gegenüberliegende Bodenfläche jedes Flügelsegmentes ist dagegen bevorzugt gerade ausgebildet, so daß die Flügelsegmente zugleich gute Gleiteigenschaften innerhalb der Arbeitskammern im Verstellbetrieb aufweisen und ein Verkippen oder Verkanten der Flügelsegmente innerhalb der Führungen weitestgehend ausgeschlossen ist. Druckmittel-Leckagen über die durch die radiale Beweglichkeit der Flügelsegmente an einer Seitenwand der Führung und/oder unterhalb der Bodenfläche der Flügelsegmente entstehenden Spalte sind dabei ebenso weitestgehend ausgeschlossen, da der jeweils in einer Druck kammer anliegende Druck des Druckmittels auch in diesen Spalten anliegt und ähnlich wie bei Stahldichtringen bewirkt, daß einerseits die Flügelsegmente an die der Druckrichtung gegenüberliegende Seitenwand jeder Führung dichtend angepreßt werden, während andererseits die Radialfliehkraft der Flügelsegmente durch eine die Dichtwirkung der Flügelsegmente zur Umfangswand in den Arbeitskammern weiter erhöhende Radialdruckkraft unterstützt wird. Zusätzlich ist es hierbei noch möglich, zur weiteren Unterstützung der Radialfliehkraft der Flügelsegmente radial auf deren Bodenfläche wirkende Federelemente, wie Bie gebalken, Druckfedern od. dgl., anzuordnen, um die Dichtwirkung der Flügel segmente noch weiter zu erhöhen.With the peripheral wall of the drive wheel in the respective working chamber the sealing surface of each wing segment, which is in operative connection, therefore has in further concretization of the invention preferably radially the same radius and axially the same surface contour as the peripheral wall in the respective towards the Chamber of Labor. These can also be formed with a smaller radius ren sealing surface is opposite bottom surface of each wing segment on the other hand, preferably straight, so that the wing segments are good at the same time Have sliding properties within the working chambers in the adjustment mode and tilting or tilting of the wing segments within the guides is largely excluded. Pressure fluid leakage through the radial mobility of the wing segments on a side wall of the guide and / or gaps arising below the bottom surface of the wing segments are also largely excluded, since each in one print chamber applied pressure of the pressure medium is also present in these columns and Similar to steel sealing rings causes on the one hand the wing segments sealing the side wall of each guide opposite the printing direction be pressed while on the other hand the radial centrifugal force of the wing segments by a the sealing effect of the wing segments to the peripheral wall in the Working chambers further increasing radial pressure force is supported. In addition it is still possible to further support the radial centrifugal force of the Wing segments acting radially on their bottom surface spring elements, such as Bie beams, compression springs or the like. To arrange the sealing effect of the wing to further increase segments.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abdichtung einer Flügelzel len-Verstelleinrichtung wird es schließlich noch vorgeschlagen, die Axialdicht elemente an jedem Flügelsegment bevorzugt als Stahldichtleisten, die in über deren gesamte Höhe verlaufenden Axialnuten angeordnet sind, auszubilden und durch jeweils auf deren nutseitige Längskante wirkenden Federelemente, wie Druckfedern, Blattfedern oder Elastomerelemente vorzuspannen. Eine zufrie denstellende Dichtwirkung in axialer Richtung zwischen den Druckkammern wird dabei bereits durch eine an einer der Axialseiten der Flügelsegmente in einer solchen Axialnut angeordnete Stahldichtleiste erreicht, möglich ist es jedoch auch, an beiden mit den Seitenwänden des Antriebsrades Wirkverbin dung stehenden Axialseiten jedes Flügelsegmentes eine oder mehrere Stahldicht leiste(n) vorzusehen oder statt dessen auch Dichtleisten aus Kunststoff, Gummi oder nichteisenmetallischen Werkstoffen zu verwenden. Die Stahldichtleisten weisen dann bevorzugt einen Vierkantquerschnitt auf, dessen Breite annähernd der Breite der komplementären Axialnut entspricht und dessen Höhe bei Ver wendung von Druckfedern zur Erzeugung ihrer Vorspannung geringfügig größer als die Tiefe der Axialnut ist. Die Druckfedern werden bei Anordnung von je einer Stahldichtleiste an den Flügelsegmenten in vom Nutboden der Axialnut ausgehenden Sackbohrungen angeordnet, wobei sich zwei Sackbohrungen und zwei Druckfedern je Stahldichtleiste als am vorteilhaftesten erwiesen haben. Bei Anordnung von zwei Stahldichtleisten je Flügelsegment werden die Druckfe dern dagegen in vom Nutboden zum Nutboden durchgehenden Bohrungen derart angeordnet, daß sich die Stahldichtleisten jedes Flügelsegmentes gegen seitig abstützen. Ist zur Erzeugung der Vorspannung der Stahldichtleisten als Alternative zu den Druckfedern die Anwendung von Blattfedern oder Elastomer elementen vorgesehen, ist bei über die gesamte Länge der Axialnut durch gehenden Blattfedern oder Elastomerelementen die Tiefe der Axialnut um die Höhe der einzusetzenden Blattfedern oder Elastomerelemente zu vergrößern. Punktförmig wirkende Elastomerelemente können dagegen in der gleichen Art und Weise wie Druckfedern in den Flügelsegmenten des Flügelrades angeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Axialdichtelemente als Dichtleisten mit einem runden oder anderen geeigneten Profilquerschnitt auszubilden und/oder die Axialdichtelemente ohne Vorspannung in die Axialnuten einzusetzen und die Anpreßfunktion der Federelemente, ähnlich wie bei Stahldichtringen, über den anliegenden Druck des hydraulischen Druckmittels zu realisieren. In a further embodiment of the sealing of a wing cell according to the invention len-adjusting device, it is finally proposed that the axial seal elements on each wing segment preferred as steel sealing strips, which in over the entire height of the axial grooves are arranged to form and by spring elements acting on their longitudinal edge on the nut side, such as Preload compression springs, leaf springs or elastomer elements. A satisfied the sealing effect in the axial direction between the pressure chambers is already in at one of the axial sides of the wing segments in reached such an axial groove arranged steel sealing strip, it is possible however, also on both sides with the side walls of the drive wheel standing axial sides of each wing segment one or more steel seals to provide strip (s) or instead sealing strips made of plastic, rubber or non-ferrous metallic materials. The steel sealing strips then preferably have a square cross-section, the width of which is approximately corresponds to the width of the complementary axial groove and its height at Ver use of compression springs to generate their preload slightly larger than the depth of the axial groove. The compression springs are each arranged a steel sealing strip on the wing segments in from the groove bottom of the axial groove outgoing blind holes arranged, two blind holes and two compression springs per steel sealing strip have proven to be the most advantageous. At Arrangement of two steel sealing strips per wing segment are the Druckfe on the other hand, in holes going from the groove bottom to the groove bottom arranged such that the steel sealing strips against each wing segment support each other. Is used to generate the prestressing of the steel sealing strips As an alternative to the compression springs, the use of leaf springs or elastomer elements provided, is at over the entire length of the axial groove leaf springs or elastomer elements the depth of the axial groove around the To increase the height of the leaf springs or elastomer elements to be used. In contrast, punctiform elastomer elements can be of the same type and arranged as compression springs in the wing segments of the impeller will. However, it is also possible to use the axial sealing elements as sealing strips to form a round or other suitable profile cross section and / or insert the axial sealing elements into the axial grooves without pretensioning and the pressure function of the spring elements, similar to steel sealing rings, via to realize the applied pressure of the hydraulic pressure medium.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to drawings. Here demonstrate:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellen-Verstelleinrichtung mit erfindungsgemäßer Abdichtung; Fig. 1 shows a longitudinal section through a vane adjusting device according to the invention with seal;
Fig. 2 den Schnitt A-A nach Fig. 1; Fig. 2 shows the section AA of Fig. 1;
Fig. 3 den Schnitt B-B nach Fig. 2; Fig. 3 shows the section BB of Fig. 2;
Fig. 4 die Einzelheit Z nach Fig. 1 bei Verwendung von Elastomer elementen. Fig. 4 shows the detail Z of FIG. 1 when using elastomer elements.
Aus den Fig. 1 und 2 geht eine Flügelzellen-Verstelleinrichtung in verschie denen Ansichten hervor, die in bekannter Weise aus einem als Außenrotor ausgebildeten Antriebsrad 2 und einem als Innenrotor ausgebildeten Flügelrad 13 besteht, wobei in den Zeichnungen nicht näher dargestellt wurde, daß das Antriebsrad 2 im konkreten Fall über eine Steuerkette mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und das Flügelrad 13 drehfest mit einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Des weiteren ist in den Zeichnungen zu sehen, daß das Antriebsrad 2 einen durch eine Umfangswand 3 und zwei Seitenwände 7, 8 gebildeten Hohlraum 9 aufweist, wobei an der Außenseite der Umfangswand 3 eine Verzahnung 4 vorgesehen ist und in die Innenseite der Umfangswand 3 drei Arbeitskammern 5 mit jeweils zur Längsmittelachse des Antriebsrades 2 gerichteten Begrenzungswänden 6a, 6b eingearbeitet sind. In diesen Hohlraum 9 des Antriebsrades 2 ist das im konkreten Fall mit drei radialen Flügeln ausgebildete Flügelrad 13 eingesetzt, dessen Flügel jede Ar beitskammer 5 wiederum in jeweils zwei Druckräume 10, 11 unterteilen, welche durch wahlweise, zeitlich versetzte oder gleichzeitige Druckbeauf schlagung mit einem Drucköl eine Relativverdrehung und/oder eine stufenlose hydraulische Einspannung der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirken.From Fig. 1 and 2, a vane adjustment device in various views can be seen, which consists in a known manner of a drive wheel designed as an outer rotor 2 and an inner rotor designed as an inner rotor 13 , wherein it was not shown in the drawings that the drive wheel 2 in the specific case via a timing chain with a crankshaft of an internal combustion engine and the impeller 13 rotatably connected to a camshaft of an internal combustion engine. Furthermore, it can be seen in the drawings that the drive wheel 2 has a cavity 9 formed by a peripheral wall 3 and two side walls 7 , 8 , a toothing 4 being provided on the outside of the peripheral wall 3 and three working chambers in the inside of the peripheral wall 3 5 are incorporated with boundary walls 6 a, 6 b each directed towards the longitudinal center axis of the drive wheel 2 . In this cavity 9 of the drive wheel 2 , the impeller 13 , which is formed in the specific case with three radial vanes, is used, the wings of which each Ar working chamber 5 in turn divide into two pressure chambers 10 , 11 , which can be pressurized with a pressure oil by means of optional, temporally offset or simultaneous pressure application cause a relative rotation and / or a stepless hydraulic clamping of the camshaft to the crankshaft.
Zur Vermeidung von Drucköl-Leckagen zwischen den Druckräumen 10, 11 in jeder Arbeitskammer 5 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, jeder Flügel des Flügelrades 13 erfindungsgemäß als innerhalb einer Führung 15 im Flügelrad 13 bewegliches, gesondertes Flügelsegment 18 ausgebildet, welches im Stillstand der Flügelzellen-Verstelleinrichtung 1 sowohl radial zur Umfangswand 3 des Antriebsrades 2 in der jeweiligen Arbeitskammer 5 als auch axial zu den Seiten wänden 7, 8 des Antriebsrades 2 einen Abstand aufweist. Dieser in den Zeich nungen nicht näher bezeichnete Abstand wird, wie in Fig. 2 angedeutet, radial durch die während des Motorbetriebes aus der Rotation der Flügelzellen-Ver stelleinheit 1 resultierende und auf das Flügelsegment 18 wirkende Radialflieh kraft und axial, wie in Fig. 3 zu sehen ist, durch ein mit Vorspannung beauf schlagtes Axialdichtelement 23 leckagefrei abgedichtet.To avoid pressure oil leaks between the pressure chambers 10 , 11 in each working chamber 5 , as can be seen in FIG. 2, each vane of the impeller 13 is designed according to the invention as a separate vane segment 18 which is movable within a guide 15 in the impeller 13 and which is at a standstill the vane adjustment device 1 both radially to the peripheral wall 3 of the drive wheel 2 in the respective working chamber 5 and axially to the side walls 7 , 8 of the drive wheel 2 has a distance. This, not indicated in the drawings, distance is, as indicated in Fig. 2, radially by the resulting during motor operation from the rotation of the vane-Ver adjustment unit 1 and acting on the wing segment 18 radial centrifugal force and axially, as in Fig. 3rd can be seen sealed by a preloaded axial sealing element 23 without leakage.
Weiterhin ist in Fig. 2 zu sehen, daß die Führung 15 für jedes Flügelsegment 18 als parallel zur Längsmittelachse verlaufende Radialnut mit parallel zuein ander ausgerichteten axialen Seitenwänden 16, 17 in der Nabe 14 des Flügelra des 13 ausgebildet ist, wobei entsprechend der Anzahl der Flügel des Flügelra des 13 jeweils drei solcher Radialnuten gleichmäßig an der Nabe 14 des Flügel rades 18 verteilt sind. In jede dieser Radialnuten ist jeweils ein quaderförmiges Flügelsegment 18 derart eingesetzt, daß es annähernd zur Hälfte seiner Höhe von der Führung 15 umschlossen wird. Die mit der Umfangswand 3 des An triebsrades 2 der jeweiligen Arbeitskammer 5 in Wirkverbindung stehende Dichtfläche 19 jedes Flügelsegmentes 18 weist dabei radial den gleichen Radius und axial die gleiche Oberflächenkontur wie die Umfangswand 3 in der jeweili gen Arbeitskammer 5 auf, um ein Verkippen oder Verkanten der Flügelsegmente 18 innerhalb der Führungen 15 auszuschließen und um relativ lange radiale Dichtspalte zwischen den Druckräumen 10, 11 in jeder Arbeitskammer 5 zu erzielen. Die Abdichtung zwischen den einzelnen Arbeitskammern 5 in der Umfangswand 3 des Antriebsrades 2 zueinander erfolgt darüber hinaus durch die in Fig. 2 mit den Bezugszeichen 12 bezeichneten Dichtspalte zwischen der Nabe 14 des Flügelrades 13 und der Umfangswand 3 des Antriebsrades 2.Furthermore, it can be seen in Fig. 2 that the guide 15 for each wing segment 18 as a parallel to the longitudinal central axis radial groove with parallel to each other aligned axial side walls 16 , 17 is formed in the hub 14 of the Flügelra of 13 , corresponding to the number of wings of the wing of the 13 three such radial grooves are evenly distributed on the hub 14 of the wing wheel 18 . In each of these radial grooves, a cuboid wing segment 18 is inserted in such a way that it is enclosed by the guide 15 at approximately half its height. The with the peripheral wall 3 of the drive wheel 2 of the respective working chamber 5 in operative connection sealing surface 19 of each wing segment 18 has radially the same radius and axially the same surface contour as the peripheral wall 3 in the respective working chamber 5 to prevent tilting or tilting of the Exclude wing segments 18 within the guides 15 and to achieve relatively long radial sealing gaps between the pressure spaces 10 , 11 in each working chamber 5 . The sealing between the individual working chambers 5 in the circumferential wall 3 of the drive wheel 2 to one another also takes place by means of the sealing gaps between the hub 14 of the impeller 13 and the circumferential wall 3 of the drive wheel 2, which are designated by the reference number 12 in FIG. 2 .
In Fig. 3 ist des weiteren dargestellt, daß die Axialdichtelemente 23 an jedem Flügelsegment 18 als Stahldichtleisten ausgebildet und in über deren gesamte Höhe an ihrer Axialseite 21 verlaufenden Axialnuten 22 angeordnet sind. Die Stahldichtleisten weisen dabei einen Vierkantquerschnitt auf, dessen Breite annähernd der Breite der Axialnut 22 entspricht und dessen Höhe geringfügig größer als die Tiefe der Axialnut 22 ist. Durch zwei, jeweils punktförmig auf die nutseitigen Längskanten 24 der Stahldichtleisten wirkende Druckfedern 25, die in vom Nutboden der Axialnut 22 ausgehenden, nicht näher bezeichneten Sack bohrungen angeordnet sind, wird dabei eine Vorspannung auf die Axialdicht elementen 23 erzeugt, welche bewirkt, daß die Druckräume 10, 11 in jeder Arbeitskammer 5 auch in axialer Richtung gegeneinander abgedichtet sind. Als alternative Ausführungsform zur Erzeugung der Vorspannung auf die Axialdicht elemente 23 wird in Fig. 4 gezeigt, daß die Druckfedern 25 für die Stahldicht leisten auch durch Elastomerelemente 26 ersetzbar sind, die in entsprechend tiefer ausgebildeten Axialnuten 22 angeordnet sind und linienförmig auf die nutseitigen Längskanten 24 der Axialdichtelemente 23 wirken. In Fig. 3 it is further shown that the axial sealing elements 23 are formed on each wing segment 18 as steel sealing strips and are arranged in axial grooves 22 extending over their entire height on their axial side 21 . The steel sealing strips have a square cross section, the width of which approximately corresponds to the width of the axial groove 22 and the height of which is slightly greater than the depth of the axial groove 22 . By two, each punctiform on the nut-side longitudinal edges 24 of the steel sealing strips pressure springs 25 , which are arranged in bores from the groove bottom of the axial groove 22 , unspecified bag, a bias is generated on the axial sealing elements 23 , which causes the pressure chambers 10 , 11 in each working chamber 5 are also sealed off from one another in the axial direction. As an alternative embodiment for generating the prestress on the axial sealing elements 23 , FIG. 4 shows that the compression springs 25 for the steel seal can also be replaced by elastomer elements 26 which are arranged in correspondingly deeper axial grooves 22 and are linear on the longitudinal edges 24 on the nut side of the axial sealing elements 23 act.
11
Flügelzellen-Verstelleinheit
Vane adjustment unit
22nd
Antriebsrad
drive wheel
33rd
Umfangswand
Peripheral wall
44th
Verzahnung
Gearing
55
Arbeitskammer
Chamber of Labor
66
a Begrenzungswand
a boundary wall
66
b Begrenzungswand
b boundary wall
77
Seitenwand
Side wall
88th
Seitenwand
Side wall
99
Hohlraum
cavity
1010th
Druckraum
Pressure room
1111
Druckraum
Pressure room
1212th
Dichtspalt
Sealing gap
1313
Flügelrad
Impeller
1414
Nabe
hub
1515
Führung
guide
1616
Seitenwand
Side wall
1717th
Seitenwand
Side wall
1818th
Flügelsegment
Wing segment
1919th
Dichtfläche
Sealing surface
2020th
Axialseite
Axial side
2121
Axialseite
Axial side
2222
Axialnut
Axial groove
2323
Axialdichtelement
Axial sealing element
2424th
Längskante
Long edge
2525th
Druckfeder
Compression spring
2626
Elastomerelement
Elastomer element
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