专利名称：控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的密封元件和一种按照权利要求4的前序部分所述的控制阀，用以控制压力介质向一装置的流入和流出以便改变一内燃机的控制时间。
背景技术：
在内燃机中为了操纵换气阀使用凸轮轴。凸轮轴在内燃机中设置成使在其设置的凸轮上紧贴凸轮从动件，例如盘挺杆、牵引杠杆或摆动杠杆。如果使凸轮轴旋转，则凸轮在凸轮从动件上滚动，其又操纵换气阀。通过凸轮的位置和形状因此不仅可以确定换气阀的开启持续时间而且确定开启幅度以及开启时刻和关闭时刻。
现代的发动机设计构思在于，将阀动装置设计成可变的。一方面阀升程和阀开启持续时间应该可构成可变的，直到完全关闭各个气缸。为此各构思例如设置可开关的凸轮从动件或电液压的或电动的阀操纵装置。此外已证明有利的是，在内燃机运行的过程中入流可以考虑换气阀的开启时间和关闭时间。在这方面特别值得期望的是，分开的流入可以考虑进气阀或排气阀的开启时刻或关闭时刻，以便例如针对地调准一确定的阀重叠。根据实际的发动机的特征域范围，例如根据实际的转速或实际的负荷，通过调节换气阀的开启或关闭时刻，可以减少单位的燃料耗量，其正面影响废气性能，提高发动机效率、最大转矩和最大功率。
通过凸轮轴相对曲轴的相位的相对变化达到所述的换气阀控制时间的可变性。其中凸轮轴通常经由一链、带、齿轮传动或起同等作用的传动方案与曲轴传动连接。在由曲轴驱动的链、带或齿轮传动与凸轮轴之间设置一用以改变内燃机的控制时间的装置，该装置以下也称为调节器，其从曲轴向凸轮轴传递转矩。其中将该装置构成使在内燃机运行的过程中可靠地保持曲轴与凸轮轴之间的相位并且如有要求可将凸轮轴相对于曲轴旋转一定的角度范围。
在具有各一个凸轮轴用于进气阀和排气阀的内燃机中可以给它配备各一个凸轮轴调节器。借此进气和排气交换阀的开启时刻和关闭时刻可以在时间上相互相对延时并且可以针对地调准阀重叠。
现代的凸轮轴调节器的支座通常位于凸轮轴的传动侧的一端上。但凸轮轴调节器也可以设置在一中间轴、一不旋转的构件上或曲轴上。其包括一由曲轴驱动的保持相对它的固定的相位关系的驱动轮、一与凸轮轴相连接的输出件和一从驱动轮向输出件传递转矩的调节机构。驱动轮在一未设置在曲轴上的凸轮轴调节器的情况下可以构成为链轮、带轮或齿轮并且借助于一链传动、带传动或齿轮传动由曲轴驱动。可以电动、液压或气动地操作调节机构。
两优选的可液压调节的凸轮轴调节器的实施形式构成所谓轴向柱塞调节器和旋转柱塞调节器。
在轴向柱塞调节器中，驱动轮与一柱塞并且柱塞与输出件分别经上斜齿啮合相连接。柱塞将一通过输出件和驱动轮构成的空腔分为两个轴向彼此相向设置的压力室。如果现在将压力介质供给一个压力室，同时另一压力室连接于一油箱，则柱塞沿轴向方向移动。柱塞的轴向移动通过斜齿啮合转换为驱动轮相对输出件并从而凸轮轴相对曲轴的一相对旋转。
液压的凸轮轴调节器的第二实施形式是所谓旋转柱塞调节器。在其中驱动轮旋转固定地连接于一定子。该定子和一转子彼此同心地设置，其中转子力锁合、形锁合或材料锁合例如借助于压紧配合、螺纹连接或焊接与一凸轮轴、一凸轮轴的延长部或一中间轴相连接。在定子中构成沿圆周方向间隔开的多个空腔。它们从转子起径向向外延伸。各空腔沿轴向方向通过侧盖压力密封地限定。在这些空腔的每一个中延伸一个与转子连接的叶片，其将每一空腔分为两个压力室。通过各个压力室与一压力介质泵或与一油箱的针对的连接可以调节或保持凸轮轴相对于曲轴的相位。
为了控制凸轮轴调节器，各个传感器检测发动机的特性数据例如负荷状况和转速。将这些数据供给一电子控制装置，其在与一内燃机的特性数据域的数据比较以后求得一凸轮轴与曲轴之间的相对相位角的额定值。经由各传感器、例如霍尔传感器，求得相位角的实际值和实际值对额定值的偏差。紧接着将一控制指令传给控制阀的一调节装置，该控制阀控制压力介质向不同的压力室的流入和流出并从而控制凸轮轴的相位的调节。
为了调节凸轮轴相对于曲轴的相位，在液压的凸轮轴调节器中，一空腔的两相互相对作用的压力室的其中一个与一压力介质泵相连接，而另一个与油箱相连接。压力介质向一室的流入结合压力介质从另一室的流出沿轴向方向推动分开压力室的柱塞，因此在轴向柱塞调节器中，经由斜齿啮合使凸轮轴相对于曲轴旋转。在旋转柱塞调节器中通过一室的加压和另一室的减压引起叶片的位移并从而直接引起凸轮轴相对于曲轴的旋转。为了保持相位，两压力室或与压力介质泵相连接或不仅与压力介质泵而且与油箱分离。
借助于一控制阀、通常一4/3比例阀实现压力介质流入或流出压力室的控制。一阀壳体设有各一个用于各压力室的接口(工作接口)、一个用于压力介质泵的接口和至少一个用于一油箱的接口。在基本上构成圆筒形的阀壳体内设置一可轴向移动的控制柱塞。控制柱塞可以借助于一调节装置、例如一电磁的或液压的调节装置克服一弹簧元件的弹簧力轴向移到两确定的终端位置之间的任何位置。控制柱塞还设有各个环形槽和控制边缘。借此各个压力室可以按选择连接于压力介质泵或油箱。同样可以设定一控制柱塞的位置，在该位置备压力介质室不仅与压力介质泵而且与压力介质箱断开。
这样的控制阀可以构成为中心阀或插入阀。在中心阀的情况下，其在凸轮轴调节器的区域内设置在凸轮轴或凸轮轴的一延长部内。在插入阀的情况下内燃机的一周围结构设有一阀凹槽，在其中插入控制阀。在通常构成为孔的阀凹槽的外表面内构成各个压力介质导管，其与控制阀的压力介质接口连通。一这样的周围结构可以例如是一气缸头或一气缸头盖。
DE 102 23 431 B4中描述一这样的具有一以插入构成的控制阀的装置。该装置包括一在凸轮轴上固定的输出装置、一由曲轴驱动的传动装置和两个侧盖。传动装置同心于输出装置设置并且设有多个沿圆周方向间隔开的凹槽。这些凹槽由传动装置、输出装置和各侧盖压力密封地封闭并因此构成各个压力室。在每一压力室中延伸一叶片，其中每一叶片设置于一在输出装置上构成的叶片槽中。每一叶片将一压力室分成两个相互相对作用的压力室。各压力室经由装入一凸轮轴中的各压力介质导管借助于回转接头与装入一气缸头或一气缸头盖中的其他的压力介质导管连通。
其他的压力介质导管可以借助于一控制阀，在这种情况下为一4/3通阀，按选择连接于一压力介质贮存器或一压力介质泵。控制阀包括一调节装置和一阀体，阀体由一适配套筒包围，其中该适配套筒设置于一气缸头盖的一孔中。在适配套筒中制出三个轴向的并沿圆周方向彼此间隔开的径向孔，它们用作为压力介质接口。第四压力介质接口沿轴向方向构成在阀体的远离调节装置的端面上。每一径向孔经由各一个上升通道连接于压力介质导管。压力介质经由一压力介质导管到达沿轴向方向中间的径向孔，从那里进入套筒内部，此时压力介质流根据控制阀的控制位置被导向两个其他的径向孔之一个中。从那里压力介质经由另一上升导管到达一压力介质导管，其与一回转接头并继续与第一组压力室连通。
以类似的方式压力介质从第二组压力室经由回转接头和各压力介质导管到达另一上升导管，该上升导管通入第三径向孔。从那里压力介质经由控制阀到达轴向的流出接口。各上升导管构成为在气缸头盖的孔中构成的向适配套筒敞开的凹槽。此外各上升导管相互相对密封使适配套筒的外径匹配于孔的内径。与各上升导管连通的各压力介质导管在该实施形式中构成为在气缸头盖中制出的向气缸头敞开的凹槽。为了使从各压力室排挤的压力介质能够流走，气缸头设有一与气缸头盖中构成的孔同心的流出孔。
为了避免各上升导管与流出孔之间的泄漏，孔和流出孔的内径是完全相同的并且适配套筒至少部分地在适配孔中延伸。适配套筒现在紧密地紧贴流出孔的外表面，借此阻止压力介质从各上升导管经由流出孔流入气缸头的内部。在组装过程中各孔的微小的位错造成适配套筒的损伤，这可以导致各构件之间的密封作用的丧失。
为了确保各上升通道与流出孔之间的密封功能，孔向流出孔的精确的同心对准和适配套筒直径精确地配合于流出孔的内径是必需的。这由于在各个构件的制造过程中必然产生的公差只有通过很高的费用才是可能的。
发明内容
本发明的目的在于，避免所述的这些缺点并且建议一种用于一控制阀的密封方案，其不易受系统中产生的公差的影响。此外建议一种密封元件，其应用于该密封方案中。
一控制阀用于控制压力介质向一装置的流入和流出以便改变一内燃机的控制时间，还包括一基本上圆筒形构成的阀壳体，在其上构成多个压力介质接口和一在壳体内设置的可轴向移动的控制柱塞。其中根据控制柱塞的位置可建立或切断各个压力介质接口之间的连接。阀壳体设置于一阀凹槽内，其中阀壳体插入阀凹槽中的深度通过一在阀凹槽中构成的轴向挡块限定。该目的按照本发明这样达到，即轴向挡块构成为圆形的或圆环形的壁，其从一阀凹槽的内表面起径向向内延伸并且在阀壳体与阀凹槽的轴向挡块之间设置一密封元件。
一这样的控制阀包括一圆筒形阀壳体和一可在阀壳体中轴向移动设置的控制柱塞。阀壳体设有多个径向孔，其用作为压力介质接口。借助于一调节装置可以使控制柱塞在阀壳体内移到两终端挡块之间的一任何的位置。其中控制柱塞根据相对于阀壳体的位置连接或分开不同的压力介质接口。控制柱塞可以与阀壳体直接接触。另一可能性，如DE 102 23 431中所述，在于在阀壳体与控制柱塞之间设置一空心构成的控制套筒。控制套筒的内径与控制柱塞的外径相匹配而控制套筒的外径与阀壳体的内径相匹配。此外控制套筒的外表面设有多个环形槽，其一方面与各压力介质接口而另一方面经由各径向孔与控制套筒的内部连通。通过控制柱塞的轴向移动可以建立或切断各环形槽之间的连接，并从而建立或切断各压力介质接口之间和在必要时与一轴向压力介质接口的连接。
这样的控制阀设置于阀凹槽中，在凹槽中构成多个压力介质通道，其与各压力介质接口连通。经由各压力介质通道凸轮轴调节器的各压力室按选择连接于一压力介质泵或一压力介质贮存器。这样的阀凹槽可以例如构成于一气缸头或一气缸头盖中。在这种情况下提到一种插入阀。另一可能性将控制阀作为中心阀使用。在这种情况下其设置于凸轮轴中的一阀凹槽内并且在内燃机运行的过程中随凸轮轴旋转。
在两种情况下阀凹槽构成为圆柱孔。阀壳体的外径与该孔的内径相匹配，借此各压力介质接口相互相对密封。在该孔内设置一用于阀壳体的轴向挡块。该轴向挡块可以构成为一限定孔的壁。同样可设想一孔的直径缩小。在这种情况下孔的横截面构成阶梯形的，借此构成一环形部分，其用作为阀壳体的轴向挡块。此外在轴向挡块与阀壳体之间设置一密封圈，其防止沿轴向方向的泄漏流。
通过该附件，沿轴向方向设置在DE 102 23 431中描述的径向环形密封位置，借此因在控制阀的尺寸中的公差的影响变成不关键的。
在本发明的一有利的进一步构成中设定，以一外径缩小的区域构成阀壳体的轴向挡块侧的前端，其中密封元件至少部分地设置于外径缩小的区域内。此外密封元件构成为密封圈包括一外表面和一内表面。
外径缩小的区域便于密封元件和控制阀在阀凹槽中的安装。构成为密封圈的密封元件的内径与外径缩小的区域的外径相匹配。将密封圈在该区域套装到控制阀上并且与其一起定位于阀凹槽中。因此由于密封元件借助于控制阀得到的导向和定心避免误安装并建立过程可靠的密封作用。
此外可以设定，密封元件由一弹性体构成。在一具有一外径缩小的区域的阀壳体的情况下密封圈在轴向挡块侧的一端上紧贴该区域的外表面。此外其沿轴向方向由阀壳体和轴向挡块夹紧。在安装过程中将密封圈从阀壳体压向轴向挡块。此时密封圈弹性变形，同时通过阀壳体阻止径向向内的变形，弹性变形由此保持一“优选方向”，亦即径向向外向阀凹槽的内表面的方向。因此提高或明显及早地达到密封作用。利用一弹性的密封圈的另一优点在于，通过其可变形性可以补偿轴向公差。
弹性体可以例如是一种氟橡胶或一种丙烯腈-丁二烯橡胶。这些材料由于其对内燃机中的环境影响如高温和与发动机油接触的高的抵抗能力是很好适用的。
在本发明的另一具体化中，阀凹槽由一第一孔和一第二孔构成，其中各孔构成于不同的周围结构中，至少接近同心地设置并且相互紧接着构成。这样的实施形式的一个实例是DE 102 23 431中所述的阀凹槽。在一气缸头和一气缸头盖中分别构成一孔。两孔设置成使它们在气缸头盖安装在气缸头上时至少相互接近同心的。
在本发明的一进一步构成中轴向挡块构成在两周围结构的界面上。
在该实施形式中第二孔的内径比第一孔构成更小的。在两孔之间的界面上因此构成一阶梯。该方案的优点在于低的制造成本，因为通过两不同内径的孔的相互串连实现该阶梯。
或者，将轴向挡块构成于向控制阀的插入方向的第二孔中。其优点在于，孔的阶梯形走向可以构成使密封元件在两周围结构的界面上可以紧贴孔的内表面。
由于在本发明的实施形式中阀壳体的外表面不再对各周围结构的界面施加密封功能，第二孔的内径在各周围结构之间的界面上可以构成大于第一孔的内径并从而大于阀壳体的外径。因此即使各孔彼此微小的位错也可保证控制阀在阀凹槽中完好的安装。
此外设定，轴向挡块这样设置并且密封元件这样构成，使密封元件在两周围结构的界面上紧贴阀凹槽。可能存在的因偏离于直角形状的边缘引起的泄漏路径，由此通过密封元件的弹性变形可靠地封闭。
在本发明的一有利的进一步构成中，阀壳体向直径缩小的区域的过渡区域至少部分地构成圆锥形的。此外密封元件在其内表面上设有一第一圆锥形区域，其中该第一圆锥区域与阀壳体的过渡区域相匹配。
阀壳体包括一第一和一第二圆筒形区域。第一圆筒区域紧密地紧贴第一孔的内壁。在第二区域内涉及外径缩小的区域。在从第一区域向第二区域的过渡上构成一圆锥形过渡区域。其中可以借助于圆锥形区域搭接整个的直径缩小部。同样可设想，从第一区域开始阀壳体在其转入圆锥形区域之前成阶梯状径向向内延伸，该圆锥形区域终止于外径缩小的区域。密封圈设置在该过渡区域内，其中该过渡区域紧贴阀壳体的外形与阀壳体的特别是圆锥形区域的外形相匹配。在控制阀在阀凹槽中的安装过程中阀壳体对密封圈施加一力。由于不平行于轴向挡块延伸的压力表面对密封圈不仅沿轴向方向而且沿径向方向施加一力。结果沿径向方向达到一更好的密封作用。
在本发明的一有利的进一步构成中设定，密封元件紧贴轴向挡块的前端上的外表面设有一第二圆锥形区域，从而在密封元件与轴向挡块之间形成一环形的空隙。如果必须补偿较大的轴向公差并从而随后将阀定位于阀凹槽中，则密封圈在保留其密封功能下可以偏移于该空隙中。可以补偿较大的制造公差并从而节省成本。
此外建议一种密封圈形式的密封元件，其用于密封一装置的一控制阀的一轴向前端，该装置用于改变换气阀的控制时间，该密封元件具有一内表面和一外表面。按照本发明该目的这样达到，即内表面和外表面在其各一个环形边缘上设有一圆锥形区域。此时两圆锥形区域构成在密封圈的沿轴向方向相互位错的环形边缘上。一个圆锥形区域设置用来支承在一构件的一圆锥形区域上，密封圈应该相对于一第二构件密封该构件。此时特别考虑到一构件在一孔内的紧密地安装，同时对密封圈施加一轴向定向的力。构件的圆锥形压紧表面将轴向定位的力转为一径向分力和一轴向分力，借此密封圈沿径向方向变形并由此提高密封作用。通过另一环形边缘的圆锥形构成在前面留出一环形的空隙，密封圈在力作用下可以偏移于该空隙中。因此通过该空隙可以补偿大的轴向公差，而不损害密封作用。
由以下描述和简化示出本发明的各实施例的附图得出本发明的其他的特征。其中图1一用于改变内燃机的控制时间的装置的纵剖视图其包括压力介质循环回路；图2图1中所示的装置沿线II-II截取的横剖视图；图3一装入一阀凹槽中的按照本发明的第一密封方案的控制阀的纵剖视图；图4沿图3中线IV-IV截取的横剖视图；图5一装入一阀凹槽中的按照本发明的第二密封方案的控制阀的纵剖视图；图6沿图5中线VI-VI截取的横剖视图；图7一本发明的密封圈的纵剖视图；图8沿图7的线VIII-VIII截取的横剖视图。
具体实施例方式
图1和2示出一用以改变一内燃机的控制时间的装置1。装置1基本上包括一定子2和一与其同心设置的转子3。一驱动轮4旋转固定地连接于定子2并且在所示的实施形式中构成为链轮。同样可设想驱动轮4的实施形式构成为带轮或齿轮。定子2可旋转地支承在转子3上，其中在所示的实施形式中在定子2的内表面上设置五个沿圆周方向间隔开的凹槽5。各凹槽5沿径向方向由定子2和转子3限定，沿圆周方向由定子的两侧壁6限定而沿轴向方向通过第一和第二侧盖7、8限定。每一凹槽5按这种方式压力密封地封闭。第一和第二侧盖7、8与定子2借助于各个连接元件9例如螺钉相连接。
在转子3的外表面上构成轴向延伸的叶片槽10，同时在每一叶片槽10中设置一径向延伸的叶片11。在每一凹槽5中一个叶片11从相应的叶片槽10起延伸，其中各叶片11沿径向方向紧贴在定子2上而沿轴向方向紧贴在侧盖7、8上。每一叶片11将一凹槽5分为两个相互相对工作的压力室12、13。为了保证叶片压力密封地贴紧于定子2，在叶片槽10的槽底14与叶片11之间设置碟簧元件15，其沿径向方向对叶片11施加一力。
借助于各第一和第二压力介质导管16、17，第一和第二压力室12、13可以经由控制阀18连接于一压力介质泵19或连接于一油箱20。借此构成一伺服驱动，其能够使定子2相对转子3相对旋转。其中设定，或全部的第一压力室12连接于压力介质泵19和全部的第二压力室13连接于油箱20或正好相反地配置。如果各第一压力室12连接于压力介质泵19而各第二压力室13连接于油箱20，则各第一压力室12扩大到各第二压力室13的支出(kosten)。由此造成各叶片沿圆周方向即沿由箭头21表示的方向的位移。通过各叶片11的位移使转子相对于定子2旋转。
定子2在所示的实施形式中借助于一作用在其驱动轮4上的未示出链传动由曲轴驱动。同样可设想借助于一带传动或齿轮传动驱动定子2。转子3力锁合、形锁合或材料锁合地，例如借助于压紧配合或通过借助于中心螺钉的螺钉连接与一未示出的凸轮轴相连接。由于转子3相对于定子2的相对旋转，结果是压力介质输给各压力室12、13或从其中排出，引起凸轮轴与曲轴之间的相位差。因此通过压力介质针对地输入各压力室12、13或从其中排出可以针对地改变内燃机的换气阀的控制时间。
压力介质导管16、17在所示的实施形式中构成为转子3内的通道，它们从转子3的一中心孔22向外表面延伸。在中心孔22内可以设置一未示出的中心阀，经由该中心阀各压力室12、13可以针对地连接于压力介质泵19或连接于油箱20。另一可能性在于，在中心孔22内设置一压力介质分配器，其将各压力介质导管16、17经由各压力介质通道和各环形槽连接于一外部设置的控制阀18的压力介质接口A、B、P、T。
各凹槽5的基本上径向延伸的各侧壁6设有成型部23，其沿圆周方向延伸进凹槽5中。各成型部23用作为各叶片11的挡块并且确保可以给各压力室12、13供应压力介质，即使转子3占据其相对于定子2的两个极端位置之一，在该位置各叶片11紧贴于各侧壁6之一。
在装置1的压力介质供应不足时，例如在内燃机的起始相位期间，转子3由于凸轮轴施加到其上的交变和牵引力矩相对于定子2不受控制地运动。在一第一相位中，凸轮轴的反作用转矩挤迫转子相对于定子2沿相反于定子2的转向的圆周方向运动直到其碰到侧壁6。随后凸轮轴施加到转子3上的交变力矩导致转子3的来回摆动并从而各叶片11在各凹槽5中来回摆动直到各压力室12、13的至少一个完全注满压力介质为止。这导致在装置1中较高的磨损和噪声形成。为了防止这种情况，在装置1中设置一联锁元件24。为此在转子3的一轴向孔25中设置一罐状的柱塞26，其由一第一弹簧27沿轴向方向施加一力。第一弹簧27沿轴向方向在一侧支承在一排气元件28上并且以其远离该侧的轴向端设置在成罐状构成的柱塞26内。在第一侧盖7中构成一滑槽29，使柱塞26在至少一个转子相对于定子的相对位置中可以嵌入其中。在该位置中在装置的压力介质供应不足时柱塞26借助于第一弹簧27挤进滑槽29中。在该状态下转子3相对于定子2在该位置联锁。尤其该联锁位置与在内燃机起动过程中应该占据的位置相应。此外设置措施，以便在装置1用压力介质供应充足时将柱塞26挤回轴向孔25中并从而取消联锁。这通常用压力介质来实现，其经由未示出的压力介质导管导入一凹槽30中，该凹槽构成在柱塞26的盖侧的前端上。为了可以排出来自轴向孔25的弹簧室的泄漏油，排气元件28设有各轴向延伸的槽，沿其可以将压力介质导向第二侧盖8中的一孔。
图1中还示出压力介质循环回路31。从一油箱20借助于一压力介质泵19给一控制阀18的一流入接口P供应压力介质。同时经由一流出接口T将压力介质从控制阀18中导入油箱20。控制阀18还具有两个工作接口A、B，其中第一工作接口A与各第一压力室12连通而第二工作接口B与各第二压力室13连通。借助于电磁的调节装置32，其抵抗一第二弹簧30的弹簧力可使控制阀18进入三个位置。在控制阀18的第一位置中，其相当于调节装置32的未通电流的状态，第一工作接口A并从而各第一压力室12与流出接口T连接。同时流入接口P与第二工作接口B并从而与各第二压力室13连通。因此在压力介质从各第一压力室12流走时压力介质导向各第二压力室13，借此沿圆周方向推动各叶片11。由此引起转子3与定子2之间的相位的改变并从而引起凸轮轴与曲轴之间的相位的改变。
在中间的位置不仅第一工作接口A而且第二工作接口B不仅与流入接口P而且与流出接口T分开。压力介质可以既不通向压力室12、13又不流走并且保持凸轮轴相对于曲轴的相位。另一可能性在于将两工作接口A、B连接于流入接口P，以便补偿在装置1中出现的泄漏。
在控制阀18的第三位置中，流入接口P与第一工作接口A并因此与各第一压力室12相连接，而各第二压力室13经由第二工作接口B与流出接口T相连接。类似于控制阀18的第一控制位置改变凸轮轴相对于曲轴的相位，只是向相反的方向。
图3示出一本发明的控制阀101，其具有一调节装置102、一基本上圆筒形构成的控制壳体103、一同样基本上圆筒形构成的控制柱塞104和一同样基本上圆筒形构成的阀壳体105。控制壳体103固定地设置于阀壳体105内。其中阀壳体105的内径与控制壳体103的外径匹配。此外控制柱塞104可轴向移动地设置于控制壳体103内，其中控制柱塞104的外径与控制壳体103的内径匹配。
阀壳体105设置于一阀凹槽106内。阀凹槽106由两个孔107、108构成，它们构成于两周围结构109、110中。第一周围结构109固定在第二周围结构110上并且孔107、108构成和设置成使它们相互至少接近同心的。在该实施形式中，第二孔108的内径设计成比第一孔107的内径更小。借此在第一周围结构109与第二周围结构110之间的界面上形成一圆环形的轴向挡块111，其限定控制阀101的插入深度。
阀壳体105在其轴向挡块侧的前端设有一外径缩小的区域112，其中外径缩小的区域112的外径小于第二孔108的内径。此外在该实施形式中向外径缩小的区域112的过渡构成阶梯形的。阀壳体105穿进第一孔107并且以其直径缩小的区域112至少部分地伸进第二孔108中。其中阀壳体105的外径与阀凹槽106的内径匹配。
在第一和第二周围结构109、110之间的界面上构成三个压力介质通道113。各压力介质通道113以凹槽的形式构成，其或在第一或在第二周围结构109、110的表面上制出。每一压力介质通道113通入一上升凹槽114a、114b、114p，它们构成在第一孔107的外表面上。上升凹槽114a、114b、114p沿第一孔107的圆周方向相互位错并且基本上沿阀壳体105的轴向方向延伸。每一上升凹槽114a、114b、114p经由各一个在阀壳体105中制出的径向孔115a、115b、115p，它们用作为工作接口A、B和流入接口P，与阀壳体105的内部连通。
控制壳体103的外表面设有三个轴向相互位错的环形槽116a、116b、116p。其中上升凹槽114a、114b、114p，径向开口115a、115b、115p和环形槽116a、116b、116p设置成使第一上升凹槽114a借助于第一径向孔115a只与第一环形槽116a连通，第二上升凹槽114b借助于第二径向孔115b只与第二环形槽116b连通并且第三上升凹槽114p借助于第三径向孔115p只与第三环形槽116p连通。此外每一环形槽116a、116b、116p借助于在其槽底构成的孔117a、117b、117p与控制壳体103的内部连通。
在控制壳体103的内部设置的控制柱塞104可以借助于一调节装置102经由一推杆119克服一第一弹簧元件120的力在控制壳体103内轴向移动。控制柱塞104设有两个控制部分121，其中各控制部分121的外圆周配合控制壳体103的内径。各控制部分121可以制成为单独的构件并安装在控制柱塞104上或如图3中所示与其构成单件的。在控制部分121之外控制柱塞104的外径构成较小的。各控制部分121构成和在控制柱塞104上设置成使得构成一第四环形槽122，其按照控制柱塞104相对于控制壳体103的位置将第一或第二环形槽116a、116b与第三环形槽116p连接。
此外控制柱塞104在其前面的一端构成敞开的，在该端上嵌接第一弹簧元件120。借此建立控制柱塞104的内部与第二孔108之间的连接并从而构成一流出接口T。在控制柱塞104的推杆侧的一端构成各第四孔123，借此控制柱塞104的内部液压地连接于控制柱塞104的外部。在所示的实施形式中各第四孔123在第四环形槽122之外位于控制柱槽104的外表面中。
借助于调节装置102，控制柱塞104可以经由推杆119在控制壳体103内移到两最大值之间的每一任何的位置。此时第一弹簧元件120对控制柱塞104产生一复位作用。作为调节装置102考虑例如液压的调节装置或如在所示的实施形式中电磁的调节装置。电磁的调节装置102包括一线圈，其设置于一个或多个永久磁铁的磁场中。为线圈配置一供电装置，其可以用一电流激励线圈。在这方面可设想线圈的激励的多种可能性。一种可能性例如是通过可变的电流强度改变线圈在磁场内的位置，其中高的电流强度相当于一大的偏移而低的电流强度相当于一小的偏移。同样可设想借助于脉动的电流激励线圈，例如可以在线圈的电极上施加一在值0V与一恒定的电压Vo之间的矩形电压。线圈的偏移并从而控制柱塞104的偏移现在通过时间间距的关系确定，在该时间间距内电压Vo或无电位差加到电极上。无电压的时间越长线圈的偏移越小。施加电压Vo的时间间距越长该偏移越大。
在图3和图4所示的实施形式中，构成一具有四个压力介质接口A、B、P、T的三位四通(4/3)阀，其中控制柱塞104基本上可以位于三个控制状态。不过本发明并不仅于一这样的三位四通(4/3)阀，而也完全可设想例如使用一4/4通阀或其他的阀的应用实例。
以下将示例性描述4/3通阀的功能。经由一个压力介质通道113将压力介质供给第三上升凹槽114p。在控制阀101的每一控制位置压力介质经由第三径向孔115p、第三环形槽116p和第三孔117p进入第四环形槽122。
在控制阀101的第一状态下，其相当于调节装置102的无电流状态，控制柱塞104借助于第一弹簧元件120的弹簧力向调节装置102的方向移到一最大的偏移位置。在该控制位置中，第四环形槽122经由第一孔117a、第一环形槽116a和第一径向孔115a与第一上升凹槽114a连通，从那里将压力介质导向各第一压力室12。
在控制阀101的第二控制位置，在该位置调节装置102通有最大电流，控制柱塞104向第一弹簧元件120的方向最大地偏移。在这种情况下第四环形槽122不仅与第三孔117p而且与第二孔117b连通。压力介质现在经由第二环形槽116b、第二径向孔115b和第二上升凹槽114b进入与其相应的压力介质通道113并从那里进入各第二压力室13。
在第三状态下控制阀104位于一中间的位置，在该位置上第四环形槽122只与第三孔117p连通。在这种情况下中断通向两压力室12、13的压力介质接口。或者同样可设想在该中间的位置第四环形槽122与第一、第二和第三孔117a、117b、117p连通。在这种情况下将压力介质导向两压力室12、13，借此补偿泄漏并且功能可靠地保持凸轮轴与曲轴之间的相位。
在第一和第二控制位置上，各控制部分121完全开放相应的孔117a、117b，或完全将其关闭。自然控制柱塞104也可以定位在该两极端状态之间的每一任何位置，借此只部分地打开或遮盖孔117a、117b。因此可以调节流动阻力并从而调节压力室12、13的压力介质供应的多少。
为了阻止压力介质可能从上升凹槽114a、114b、114p中直接向第二孔108流走并且阻止在上升凹槽114a、114b、114p之间、特别在周围结构109、110之间的界面上的泄漏流，在阀壳体105与轴向挡块111之间设置一密封元件124。密封元件124在所示的实施形式中构成为可弹性变形的密封圈并且优选由氟橡胶或丙烯腈-丁二烯橡胶制成。有利地将密封元件124设置在阀壳体105的外径缩小的区域112内。在控制阀101在阀凹槽106中的安装过程中将密封元件124定位于阀壳体105的外径缩小的区域112内。紧接着将阀壳体105装入和固定于阀凹槽106中。通过在外径缩小的区域12上的结构，密封元件124在安装过程中得到定心和导向，借此可以可靠地避免误装配。通过一可弹性变形的密封元件的使用可以补偿轴向公差。
密封元件124由阀壳体105在装入状态下压向轴向挡块111。此时其通过轴向挡块111和阀壳体105的外径缩小的区域112的阶梯成U形包围。通过力作用密封元件124弹性变形并从而由于U形夹紧被压向阀凹槽106的内表面。因此确保沿轴向方向的最好的和及早的密封作用。
有利地密封元件124设置成使其在两周围结构109、110之间的界面上可以紧贴阀凹槽106的内表面。借此封闭在该界面上可能存在的间隙并且确保沿圆周方向的密封作用。
通过内径比第一孔107较小的第二孔108的构成形成一轴向挡块111，其限定控制阀101插入阀凹槽106中的深度并且与密封元件124共同起密封面的作用。控制阀101只以其外径缩小的区域12嵌入第二孔108中。由于该区域12与第二孔108的内表面配合时并不承担密封功能，其外径可以设计成小于第二孔108的内径，这使系统不易受公差的损害。
此外在控制壳体103与阀壳体105之间或阀壳体105与第一孔107之间的各界面上设置其他的密封件125，其阻止向调节装置102的方向并从而向发动机室的泄漏流。
图5和6示出本发明的第二实施形式。第二实施形式在宽的部分上完全相同于图3和4所示的第一实施形式。不同于第一实施形式的是第二孔108构成阶梯形的。其中紧接着第一孔107的第一区域26的内径设计成大于第一孔107的内径。此外连接于第一区域26的第二区域127的内径设计成小于第一孔107的内径。在从第一区域26向第二区域127的过渡处因此形成一轴向挡块111。阀壳体105穿过第一周围结构109的第一孔107并且嵌入第二周围结构中。由于第二孔108的第一区域126的较大的内径，即使孔107、108彼此有微小的位错这也是可能的。阀壳体105向直径缩小的区域112的过渡区域128在该实施形式中不象在第一实施形式中那样构成阶梯形的，而至少部分地构成圆锥形的。密封元件124构成为密封圈并设置在过渡区域128内，其中密封元件124的形状与过渡区域128的形状、特别其锥度相匹配。密封元件124的内表面133因此具有第一圆锥形区域129，同时内径沿轴向方向从端面起连续地缩小，直到其与外径缩小的区域112的外径相应。
在密封元件124的外表面134上构成一第二圆锥形区域131，其中该区域沿轴向方向构成在位错于第一圆锥形区域129的环形边缘130上。密封元件124的外径从端面起沿轴向方向增大，直到达到密封元件124的最大外径。
外径缩小的区域112和密封元件124的第一区域126的轴向长度构成使密封元件124在第一周围结构109与第二周围结构110之间的界面的区域内不仅紧贴第一孔107而且紧贴第二孔108。
在阀壳体105的外表面上设置的圆锥形区域导致密封元件124压力密封地紧贴第一孔107的表面和第二孔108的第一区域126的表面。由于密封元件124的形状在第二孔108与密封元件124之间形成一空隙132。该空隙在组装过程中能够补偿可能出现的轴向间隙。在这种情况下阀壳体105可以将密封元件124的材料排挤入空隙132中，借此可以将控制阀101沿轴向方向继续插入阀凹槽106中。该空隙132能够使其以比其在通过第一实施形式中所述的密封元件124中更大程度地补偿轴向公差。
当然第二实施形式的密封元件124也可用于第一实施形式的阀凹槽106中或反之。此外两密封元件124和控制阀101可以应用于一唯一的阶梯形孔中，其用作为阀凹槽106。同样设定密封元件124和控制阀101装入一个孔中，其通过一圆环形的沿径向方向延伸的壁限定。
图7和8示出一本发明的密封圈形式的密封元件124。密封元件124的内表面133和外表面134的每一环形边缘130构成圆锥形的。锥度这样设计，使密封元件124的部分横截面形状通过去除一矩形表面的两边缘的材料达到。亦即第一圆锥形区域129在内表面133上构成漏斗形的和第二圆锥形区域131在外表面134上构成截锥形的。
此外密封元件124由一弹性体构成。其中作为材料例如可以采用一种氟橡胶或一种丙烯腈-丁二烯橡胶。
附图标记清单1 装置 29滑槽2 定子 30凹槽3 转子 31压力介质循环回路4 驱动轮32调节装置5 凹槽 33第二弹簧6 侧壁 A 第一工作接口7 第一侧盖 B 第二工作接口8 第二侧盖 P 流入接口9 连接元件 T 流出接口10 叶片槽101 控制阀11 叶片 102 调节装置12 第一压力室103 控制壳体13 第二压力室104 控制柱塞14 槽底 105 阀壳体15 板簧元件 106 阀凹槽16 第一压力介质导管 107 第一孔17 第二压力介质导管 108 第二孔18 控制阀109 第一周围结构19 压力介质泵110 第二周围结构20 油箱 111 轴向挡块21 箭头 112 外径缩小的区域22 中心孔113 压力介质通道23 成型部114a 第一上升凹槽24 联锁元件 114b 第二上升凹槽25 轴向孔114p 第三上升凹槽26 柱塞 115a 第一径向孔27 第一弹簧 115b 第二径向孔28 排气元件 115p 第三径向孔
116a 第一环形槽116b 第二环形槽116p 第三环形槽117a 第一孔117b 第二孔117p 第三孔119 推杆120 第一弹簧元件121 控制部分122 第四环形槽123 第四孔124 密封元件125 密封装置126 第一区域127 第二区域128 过渡区域129 第一圆锥形区域130 环形边缘131 第二圆锥形区域132 空隙133 内表面134 外表面
权利要求
1.一种密封圈形式的密封元件(124)，该密封元件用于密封一装置(1)的一控制阀(101)的一轴向前端，包括一内表面(133)和一外表面(134)，该控制阀用于改变换气阀的控制时间；其特征在于，内表面(133)和外表面(134)分别在其环形边缘(130)之一上设有一圆锥形区域(129、131)。
2.按照权利要求1所述的密封元件(124)，其特征在于，两圆锥形区域(129、131)构成在密封元件(124)的沿轴向方向相互位错的环形边缘(130)上。
3.一种控制阀(101)，用以控制压力介质向一装置(1)的流入和流出以便改变一内燃机的控制时间，包括-基本上圆筒形构成的阀壳体(105)，在该阀壳体上构成压力介质接口(A、B、P、T)；-在阀壳体(105)内设置的可轴向移动的控制柱塞(104)；-其中根据控制柱塞(104)的位置可建立或切断不同的压力介质接口(A、B、P、T)之间的连接；-阀壳体(105)设置于一阀凹槽(106)内部；-通过一在阀壳体(106)中构成的轴向挡块(11)限定阀壳体(105)插入阀凹槽(106)中的深度；其特征在于，-轴向挡块(111)构成为圆形的或圆环形的壁，-该壁从一阀凹槽(106)的内表面起径向向内延伸-并且在阀壳体(105)与阀凹槽(106)的轴向挡块(111)之间设置一密封元件(124)。
4.按照权利要求3所述的控制阀(101)，其特征在于，阀壳体(105)的轴向挡块侧的前端构成有一外径缩小的区域(112)，其中密封元件(124)至少部分地设置于外径缩小的区域(112)内。
5.按照权利要求3所述的控制阀(101)，其特征在于，密封元件(124)构成为一包括一外表面(134)和一内表面(133)的密封圈。
6.按照权利要求3所述的控制阀(101)，其特征在于，密封元件(124)由一弹性体构成。
7.按照权利要求12所述的控制阀(101)，其特征在于，弹性体是一种氟橡胶或一种丙烯腈-丁二烯橡胶。
8.按照权利要求3所述的控制阀(101)，其特征在于，阀凹槽(106)由一第一孔和第二孔(107、108)组成，其中孔(107、108)构成在不同的周围结构(109、110)中，至少接近同心地设置并且相互相连地构成。
9.按照权利要求5所述的控制阀(101)，其特征在于，所述轴向挡块(111)构成在两个周围结构(109，110)的界面上。
10.按照权利要求5所述的控制阀(101)，其特征在于，轴向挡块(111)构成在沿控制阀(101)的插入方向的第二孔(108)中。
11.按照权利要求6或7所述的控制阀(101)，其特征在于，轴向挡块(111)这样地设置并且密封元件(124)这样地构成，使得密封元件(124)在两周围结构(109、110)的界面上紧贴阀凹槽(106)。
12.按照权利要求5所述的控制阀(101)，其特征在于，阀壳体(105)向直径缩小的区域(112)的过渡区域(128)至少部分地构成圆锥形的，并且密封元件(124)在其内表面(133)上设有一第一圆锥形区域(129)，其中该第一圆锥形区域与阀壳体(105)的过渡区域(128)相匹配。
13.按照权利要求5所述的控制阀(101)，其特征在于，密封元件(124)的外表面(134)在紧贴轴向挡块(111)的前端上设有一第二圆锥形区域(131)，从而在密封元件(124)与轴向挡块(111)之间形成一环形的空隙(132)。
全文摘要
本发明涉及一种控制阀(101)，用以控制一液压的装置(1)以便改变一内燃机的换气阀的控制时间，其中控制阀(101)容纳于一阀凹槽(106)中并且在其轴向端上设置一弹性的密封元件(124)。弹性的密封元件(124)的使用功能可靠地防止各压力介质通道(113)与流出接口(T)之间的泄漏流。此外建议一种构成为密封圈的弹性的密封元件(124)，其具有两个圆锥形区域(129、131)。
文档编号F01L1/344GK101072927SQ200580042028
公开日2007年11月14日 申请日期2005年11月8日 优先权日2004年12月7日
发明者J·霍佩, M·施蒂夫, M·金舍尔 申请人:谢夫勒两合公司