CN102472200A

CN102472200A - 平面密封装置

Info

Publication number: CN102472200A
Application number: CN2010800261923A
Authority: CN
Inventors: 延斯·霍佩
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-05-23
Also published as: EP2452062A1; DE102009031710A1; US20120091384A1; WO2011003680A1

Abstract

本发明涉及一种平面密封装置(1)，该平面密封装置布置在与气缸头固定的构件(5)和容纳凸轮轴调节器的壳体(6)之间，带有平面的密封体(1)，该密封体包嵌待密封表面(3)，其中，在密封体(2)上构造有绕待密封表面(3)环行的、自密封体(2)的表面突出的隆起部(4)。

Description

平面密封装置

技术领域

本发明涉及一种平面密封装置，该平面密封装置布置在与气缸头固定的构件与容纳凸轮轴调节器的壳体之间，带有包嵌待密封表面的、平面的密封体，其中，在密封体上构造有绕待密封表面环行的、自密封体的表面突出的隆起部。

背景技术

在现代的内燃机中使用了凸轮轴调节器，以便可在限定的角度范围中、在最大的提早位置与最大的推迟位置之间可变地构成曲轴与凸轮轴之间的相位关系。为了该目的，将凸轮轴调节器整合到驱动系中，经由该驱动系将扭矩从曲轴传递到凸轮轴上。该驱动系可例如作为皮带传动系、链传动系或齿轮传动系来实现。此类凸轮轴调节器一般构造成例如以叶轮结构形式或轴向活塞结构形式的、带有至少两个彼此相对作用的压力室的液压式枢转马达。在此，朝压力室的压力介质供给或者由压力室的压力介质排出借助于液压式的方向控制阀、例如比例阀来控制。

在DE 42 18 078 C1中公开了一种轴向活塞结构形式的凸轮轴调节器，其布置在固定在气缸头上的壳体内部。壳体和气缸头具有对齐的开口，这些开口由凸轮轴调节器和在气缸头中所支承的凸轮轴贯穿嵌接。在此，凸轮轴抗扭地与凸轮轴调节器的从动元件相连接。壳体具有压力介质通道，该压力介质通道与在气缸头中所构造的压力介质通道和在壳体中所容纳的控制阀相连通。由此，使压力介质可由内燃机的压力介质泵经由压力介质通道和控制阀分布到凸轮轴调节器的压力室上。

在包嵌开口的区域中，壳体平面地贴靠在气缸头上。在此，将壳体的开口区域和气缸头的开口区域以及压力介质通道的区域借助于多个O形密封装置相对周围环境进行密封。O形密封装置包嵌待密封表面并且由此阻止压力介质、通常是内燃机的润滑剂的流出。

在内燃机运行期间，凸轮轴的凸轮操纵换气阀。在此，将换气阀在上升的凸轮的情形中克服阀弹簧的力打开且在下降的凸轮的情形中通过阀弹簧关闭。由开孔力和关闭力而产生振荡的交变扭矩，其作用到凸轮轴上并且在凸轮轴侧又产生压力峰值到凸轮轴调节器的压力室中。为了阻止该压力峰值传播到内燃机的润滑剂循环中，例如由DE 102007 056 683 A1公知，将球形止回阀定位到在控制阀上游的压力介质通道中，球形止回阀准许朝控制阀的压力介质流，但是禁止相反取向的压力介质流。由此阻止了，压力峰值传播到内燃机的润滑剂系统中且进一步损坏所联接的负载。此外，阻止了压力介质由凸轮轴调节器的压力室的无意的外流，由此提高了凸轮轴调节器的调节速度且避免了相位波动。

公知的解决方案的缺点是止回阀的高的结构空间需求和高的成本和在气缸头与容纳凸轮轴调节器的壳体之间的接触部位的复杂的密封。

发明内容

本发明基于如下任务，即，降低带有凸轮轴调节器的内燃机的成本、结构空间需求和装配消耗，该凸轮轴调节器容纳在固定在气缸头上的壳体中。

该任务依据本发明以如下方式来解决，即，设置有与密封体相连接的关闭元件，该关闭元件布置在由环行的隆起部包嵌的区域中，其中，关闭元件可枢转到密封体的平面上且可由该平面枢转出来，且其中，在与气缸头固定的构件中或在壳体中构造的通道开口可借助于关闭元件压力介质密封地封闭。

平面密封装置在壳体与气缸头固定的构件之间，布置在与气缸头固定的构件的开口区域中。在与气缸头固定的构件的开口区域中，壳体同样具有开口。与气缸头固定的构件可以例如是气缸头自身、气缸头罩或内燃机的曲轴箱。壳体可例如呈罐形地构造。凸轮轴调节器布置在壳体的容纳部中，且借助于壳体和与气缸头固定的构件来封装。壳体的开口和与气缸头固定的构件的开口由凸轮轴和/或凸轮轴调节器的构件贯穿嵌接，其中，这些构件彼此处在驱动连接中。

在与气缸头固定的构件的内部或在壳体的内部构造有第一压力介质通道，该第一压力介质通道在构件的朝向另外的构件的分界面上具有通道开口。此外，在与气缸头固定的构件上或在壳体上构造有第二压力介质通道，该第二压力介质通道同样在构件的朝向另外的构件的分界面上具有通道开口，且该第二压力介质通道可与第一压力介质通道液压式地连通。经由压力介质通道，使压力介质可朝凸轮轴调节器引导。

在通道开口的区域中和在开口的区域中，在内燃机运行期间存在压力介质或者润滑剂。由此，必须将在壳体和与气缸头固定的构件之间的接触面相对周围环境密封，该接触面围绕开口和/或通道开口。为了该目的，平面密封装置具有平面的密封体、例如金属板，该金属板包嵌待密封表面。在此，平面的密封体构造有基本上平的、相比另外的延伸部明显较小的厚度。在密封体上设置有至少一个绕待密封表面环行的隆起部，该隆起部自密封体的表面突出。在将壳体在与气缸头固定的构件上固定期间，隆起部弹性地受压缩，由此该隆起部在应力下贴靠在两个构件上并且产生在构件之间的密封功能。

在第一压力介质通道的区域中设置有与密封体相连接的关闭元件，该关闭元件可枢转到密封体的平面上且可由该平面枢转出来。关闭元件可例如构造成平面的板构件，其中，板构件的平面可平行于或垂直于密封体的平面布置。在此，关闭元件以如下方式构造和布置，即，该关闭元件可枢转到如下位置中，在该位置中关闭元件压力密封地封闭第一压力介质通道的通道开口。如果第二压力介质通道中的压力高于第一压力介质通道中的压力，那么如下的力作用到关闭元件上，该力相对通道开口挤压关闭元件且由此封闭该第一压力介质通道的通道开口。该运动通过关闭元件的弹簧力来支持。由此，抑制由第二压力介质通道到第一压力介质通道中的压力介质流。在相反的压力配置的情形中，将关闭元件从通道开口提起，由此压力介质可由第一压力介质通道流向第二压力介质通道。由此，关闭元件和通道开口构造成止回阀。通过将关闭元件整合到平面密封装置中而不需要单独的止回阀，这正面地影响成本。此外，装配消耗和错误装配下降，因为将止回阀与平面密封装置一起安装。

在本发明的改进方案中作如下建议，即，关闭元件具有用于封闭通道开口的关闭体和弹簧舌，其中，弹簧舌与密封体相连接且关闭体与弹簧舌相连接。关闭元件可例如构造成柔性的桨，其中，桨的变宽的区域充当用于封锁压力介质通道的通道开口的关闭体。经由弹簧舌，可调整作用到关闭体上的(闭合力)弹簧力进而可调整开启压力。通过较长的、较薄的和/或较窄的弹簧舌可降低弹簧力，通过较短的、较厚的和/或较宽的弹簧舌可提高弹簧力。在此可设置，关闭体可在通道开口区域中变成贴靠到与气缸头固定的构件上或壳体上。由此，通过通道开口、关闭体和弹簧舌实现成本低廉的止回阀。

此外更多地可设置，在壳体上和/或在与气缸头固定的构件上构造有用于关闭体的止挡件。止挡件限制关闭元件/关闭体从通道孔离开的偏转路径。由此阻止了，关闭元件在内燃机运行期间变形。

此外可设置，关闭元件/关闭体和弹簧舌一件式地与密封体构造。通过关闭体与弹簧舌的一件式构造，和弹簧舌或关闭元件与平面密封装置的密封体的一件式构造，可将关闭元件/关闭体和弹簧舌成本低廉地由密封体的材料进行构造。

一件式地与密封体构造的关闭元件可通过沿着不闭合的线将密封体的材料分开来构造。由此，为了制造关闭元件可使用成本低廉的板加工方法、例如冲压方法。

在本发明的改进方案中可设置，关闭元件在通道开口区域中自密封体的平面突出。在该情况中，第一压力介质通道通到容纳有该第一介质通道的构件的凹口中。与密封体相连接的关闭元件在无压力的第一压力介质通道的情形中由密封体的平面延伸出来到凹口中且贴靠在第一压力介质通道的通道开口上。

备选地可设置，密封体具有在其中布置有关闭元件的穿通开口。该实施方式对于在如下应用中的使用是适合的，在这些应用中压力介质应该在与气缸头固定的构件中所构造的压力介质通道与壳体中所构造的压力介质通道之间进行交换。为了使得压力介质转移成为可能，在两个压力介质通道的区域中在密封体上构造有穿通开口，在该穿通开口中布置有关闭元件。在此，关闭元件可在密封体的平面中沿着不闭合的线从密封体分开地构造。由此，关闭元件仅沿着相比该关闭元件的整个周边短的路程与密封体相连接，其中，关闭元件的未连接的部分可由从密封体的平面中枢摆出来的方式进行构造。

附图说明

本发明的另外的特征由随后的描述且由在其中简化地示出本发明的实施例的附图得出。其中：

图1示出了根据第一依据本发明的平面密封装置的顶视图；

图2示出了沿着根据图1的线II-II的剖面图示；

图3示出了在已安装的状态中的依据本发明的平面密封装置，其中，通道开口被封住；

图4示出了在已安装的状态中的依据本发明的平面密封装置，其中，通道开口被开启；

图5示出了在已安装的状态中的第二依据本发明的平面密封装置，其中，通道开口被开启。

具体实施方式

图1以顶视图形式示出了依据本发明的平面密封装置1。平面密封装置1由围住待密封表面3的、平面的密封体2构成。平面的密封体2在一平面中延伸，其中，厚度相比其它的空间几何尺寸明显较小地实施。在由金属板、例如钢板所制成的密封体2上构造有绕待密封表面3环行的隆起部4，该隆起部自密封体2的表面突出(图2)。

图3和图4显示了在平面密封装置的已安装的状态中的平面密封装置1。平面密封装置1布置在内燃机的气缸头5与壳体6之间。壳体6容纳未示出的凸轮轴调节器和用于控制向凸轮轴调节器往、返的压力介质流的液压式比例阀7，且壳体6固定地与气缸头5、例如借助于螺栓连接相连接。通过装配力，将隆起部4弹性地朝密封体2的平面的方向回置。由此，密封体2在隆起部4的区域中在应力作用下不仅贴靠在气缸头5上而且贴靠在壳体6上，由此这些构件在隆起部4的内部压力介质密封地彼此相连接。在此，密封体2至少在隆起部4的区域中可设有覆层、例如弹性体覆层，以便提高密封效果。

在气缸头5的内部构造有第一压力介质通道8，该第一压力介质通道与内燃机的未示出的压力介质泵连通。第一压力介质通道8的壳体侧的通道开口16面对壳体6的凹口9。在平面密封装置1上，在凹口9的区域中构造有穿通开口10，在该穿通开口中布置有关闭元件11。关闭元件11不具有覆层，包括关闭体12和弹簧舌13且与密封体2一件式地构造成。关闭元件11在其静止位置中布置在密封体2的平面中，并且以可借助于力由该平面出来枢转进到凹口9中的方式构造成。在此，布置在凹口9中的止挡件14限定了关闭元件11的最大可能的枢转行程。

在内燃机的运行期间，将压力介质由压力介质泵经由第一压力介质通道8朝关闭体12输送。通过处在关闭体12上的压力，将关闭体相对止挡件14挤压。由此，压力介质通过穿通开口10到达到凹口9中，且经由第二压力介质通道15到达至凸轮轴调节器，其中，第二压力介质通道15经由通道开口16通到凹口9中。

通过关闭元件11的偏转，弹簧舌13同样自该弹簧舌的静止位置中枢转出来，由此回位力作用到关闭体12上。如果第二压力介质通道15中的压力超过第一压力介质通道8中的压力，则使关闭元件11通过弹簧舌13的回位力和压力差回置到密封体2的平面中，直至关闭体12与气缸头5达到接触且第一压力介质通道8的通道开口16封闭。由此，关闭元件11和第一压力介质通道8的通道开口16构造成止回阀，该止回阀阻止压力介质由凸轮轴调节器回流到第一压力介质通道8中。

在密封体2上设置有第二隆起部4，该第二隆起部绕关闭元件11环行，从而不仅使第一压力介质通道8而且使凹口9相对待密封表面3密封。

图5显示了在已安装的状态中的平面密封装置1的第二依据本发明的实施方式。区别于第一实施方式，此处弹簧舌13的与密封体2相连接的区域由密封体2的平面弯曲到凹口9中。由此，关闭体12贴靠在壳体6上且封闭在壳体6中所构造的第一压力介质通道8的通道开口16。关闭体12通过在第一压力介质通道8中的压力压回到凹口9中。由此，准许了朝同样地在壳体6中所构造的第二压力介质通道15的压力介质流。如果第二压力介质通道15中的压力超过第一压力介质通道8中的压力，则弹簧舌13相对第一压力介质通道8的通道开口16挤压关闭体12，由此抑制向第一压力介质通道8中的压力介质逆流。由此，止回阀同样可在压力介质通道8、15之间起作用，这些压力介质通道8、15在相同的构件(壳体6或气缸头5)中构造成。

可以设想如下实施方式，即，在这些实施方式中将关闭元件11的两种实施方式在一个平面密封装置1上构造。在壳体6的情况中，该壳体除了凸轮轴调节器和比例阀7之外容纳有布置在比例阀7上游的压力存储器，关闭元件11的第一实施方式可准许压力介质流由气缸头5进入到压力存储器中且禁止逆流，由此压力存储器在下降的系统压力的情形中也保持填充。关闭元件11的第二实施方式可布置在压力存储器与比例阀7之间，其中，准许了朝比例阀7的压力介质流且禁止逆流。由此，在凸轮轴调节器中产生的压力峰值不能传播到压力存储器中。

关闭元件11可例如通过沿着不闭合的线的冲裁由密封体2的平面区段来制造。密封体2例如可构造成金属板。造型可例如借助于无切屑的变形方法、例如冲裁和深拉或压制来制造。在第二实施方式的情况中，使弹簧舌13在冲裁之后以所期望的形状弯曲。

通过弹簧舌13的几何尺寸，弹簧舌的弹簧常数可调适于相应的要求。较长的、较薄的和/或较窄的弹簧舌13引起较低的弹簧常数，较短的、较厚的和/或较宽的弹簧舌13引起较高的弹簧常数。由此在该压力下止回阀开启流通的压力和灵敏度可无更多消耗地进行调整。除了关闭元件11与密封体2的一件式的构造之外，也能设想如下实施方式，在这些实施方式中关闭元件11相对密封体2单独地制成且例如借助于焊接连接、粘贴连接或钎焊连接固定在密封体上。

附图标记列表

1 平面密封装置

2 密封体

3 待密封表面

4 隆起部

5 气缸头

6 壳体

7 比例阀

8 第一压力介质通道

9 凹口

10 穿通开口

11 关闭元件

12 关闭体

13 弹簧舌

14 止挡件

15 第二压力介质通道

16 通道开口

Claims

1.平面密封装置(1)，所述平面密封装置布置在与气缸头固定的构件(5)和容纳凸轮轴调节器的壳体(6)之间，所述平面密封装置带有：

-平面的密封体(1)，所述密封体包嵌待密封表面(3)；

-其中，在所述密封体(2)上构造有绕所述待密封表面(3)环行的、自所述密封体(2)的表面突出的隆起部(4)，

-其特征在于，设置有与所述密封体(2)连接的关闭元件(11)，所述关闭元件布置在由环行的隆起部(4)所包嵌的区域中，

-其中，所述关闭元件(11)能枢转到所述密封体(2)的平面上且能由所述密封体的平面枢转出来，且

-其中，压力介质通道(8)的在所述与气缸头固定的构件(5)中或在所述壳体(6)中构造的通道开口(15)能借助于所述关闭元件(11)压力介质密封地封闭。

2.根据权利要求1所述的平面密封装置(1)，其特征在于，所述关闭元件(11)具有用于封闭所述通道开口(16)的关闭体(12)和弹簧舌(13)，其中，所述弹簧舌(13)与所述密封体(2)，且所述关闭体(12)与所述弹簧舌(13)连接。

3.根据权利要求2所述的平面密封装置(1)，其特征在于，在所述壳体(6)和/或所述与气缸头固定的构件(5)上构造有用于所述关闭体(12)的止挡件(14)。

4.根据权利要求2所述的平面密封装置(1)，其特征在于，所述关闭体(12)在所述通道开口(16)的区域中能变成贴靠到所述与气缸头固定的构件(5)上或贴靠到所述壳体(6)上。

5.根据权利要求1所述的平面密封装置(1)，其特征在于，所述关闭元件(11)与所述密封体(2)一件式地构造。

6.根据权利要求5所述的平面密封装置(1)，其特征在于，所述关闭元件(11)通过沿着不闭合的线将所述密封体(2)的材料分开来构造。

7.根据权利要求1所述的平面密封装置(1)，其特征在于，所述密封体(2)具有穿通开口(10)，在所述穿通开口中布置有所述关闭元件(11)。

8.根据权利要求1所述的平面密封装置(1)，其特征在于，所述关闭元件(11)在所述通道开口(16)的区域中自所述密封体(2)的平面突出。