CN108223365B - 包括密封元件的液压装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机或齿轮系统的液压装置，特别是具有可调节的输送容积的液压泵，或是用于相对于内燃机的曲轴来调节凸轮轴的相位位置的液压凸轮轴相位设置器，所述液压装置包括：(a)外壳，其特征结构是室壁结构，所述室壁结构界定用于经加压的液压流体的压力室；(b)致动构件，其可在外壳中相对于室壁结构在致动方向和与致动方向相反的致动反方向上进行调节，以便调节输送容积或相位位置；以及(c)密封元件，包括密封结构和弹簧结构，所述弹簧结构被支撑或成型在室壁结构和致动构件中的一个上，优选地在致动构件上，且利用弹簧力将密封结构按压成与室壁结构和致动构件中的另一个的密封接触，以便密封住压力室；(d)其中密封结构和弹簧结构被一体成型。

Description

包括密封元件的液压装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机或齿轮系统的液压装置。更具体地，本发明是针对所述液压装置的密封元件，所述密封元件用于密封界定了所述液压装置的压力室的密封间隙，所述密封间隙形成在室壁结构和可相对于所述室壁结构移动的致动构件之间。所述液压装置是具有可调节的输送容积的液压泵，或是用于调节凸轮轴相对于内燃机曲轴的相位位置的液压凸轮轴相位设置器。所述液压装置可布置于内燃机或齿轮系统内或者内燃机或齿轮系统上，或者可被设计为布置于内燃机或齿轮系统内或者内燃机或齿轮系统上。除了所述液压装置之外，本发明还涉及密封元件自身，所述密封元件被设计为安装于所述类型的液压装置内，以及涉及所述密封元件的用于密封住所述类型的液压装置内的所述密封间隙的使用。
背景技术
在内燃机和齿轮系统的可调节液压泵(例如，润滑油泵和齿轮泵)中，以及在液压凸轮轴相位设置器中，可相对于彼此液压地移动的功能部件必须被互相密封，从而密封住一个或多个压力室。在如今广泛应用的按照液压枢转电机的原理来操作的凸轮轴相位设置器中，这首先涉及在转子和定子之间平行于旋转轴延伸的密封间隙。通常，滑动间隙是由转子在外周上并由定子在内周上形成，所述内周与转子的外周相对设置。由于在相位设置器运行期间发生的热膨胀，还由于制造公差，经常只有在密封住滑动间隙的密封元件的帮助下才可以达到充分密封。类似的问题发生在其输送容积方面可调节的液压泵中。这种泵包括致动构件，所述致动构件可以被来回调节以调节输送容积，且液压流体在压力室中可以被施加到所述致动构件。所述压力室借助布置在所述致动构件和室壁结构之间的密封元件而被密封住，所述室壁结构界定了所述压力室。所述密封元件减少了凸轮轴相位设置器或液压泵的相对于彼此移动的部件之间的渗漏，因而提升了其效率。
诸如本发明涉及到的凸轮轴相位设置器在例如EP 2 365 193 B1中已知。
DE 10 2011 086 175 B3公开了一种液压旋转泵，所述液压旋转泵包括用于调节输送容积的致动构件，且液压流体在压力室中被施加到所述致动构件。所述致动构件和界定所述压力室的室壁结构形成滑动间隙，所述滑动间隙被梁形形状的密封条形式的密封元件密封，所述密封条自身是刚性的。密封元件布置在致动构件的腔内，且当泵运行时，液压流体被施加到在所述腔内后侧处的密封元件，因而将密封元件按压成与相对的室壁结构的密封接触。液压流体的足够的压力确保密封间隙被有效地密封住。在不具备足够的液压流体压力的运行状态下，例如当泵被启动时，这可能导致跨越密封间隙的意外的且尤其是不确定的渗漏，因而延迟被泵的吸入。如果液压流体可以在致动构件可进行调节的两个方向中的每一个方向上被施加到致动构件，则改变了方向的跨越密封间隙的压力差会在每次改变方向时导致渗漏量增加。
为了改善密封元件的密封功能，除了密封条以外，可能提供将密封条按压成密封接触的弹簧元件。由弹簧钢制成的弧形的叶片弹簧或由弹性材料制成的圆柱段可以例如作为弹簧元件布置在密封条的后侧，以便用弹簧弹力将密封条按压成密封接触。然而使用独立的弹簧元件确实增加了由密封造成的成本。此外，当密封条和弹簧元件在连续生产中装配且一起被推入通常提供在致动构件上的腔内时，密封条和弹簧元件必须相对于彼此独立地且正确地放置。除了更高的生产和装配成本，与未修改的密封元件相比，两部分的密封设计还证明了与装配期间的错误率有关的缺陷。降压测试可能不检测出弹簧元件装配错误或缺失。大量的部件还增加了未合适装配的弹簧元件在运行过程中进入泵或相位设置器引发故障或失效的可能性。
发明内容
本发明的目标是在密封住所描述类型的密封间隙方面，改进液压装置，特别是液压泵或凸轮轴相位设置器。与多部件密封装置相比，本发明是为了降低装配复杂度，增加装配可靠性，并在可能的情况下降低成本。
本发明的主题是一种用于内燃机或齿轮系统的液压装置，尤其是一种具有可调节的输送容积的液压泵，或是一种用于相对于内燃机的曲轴来调节凸轮轴的相位的液压凸轮轴相位设置器。具体来说，液压泵可以是用于向内燃机供应润滑油的润滑油泵，或者是用于向齿轮系统供应液压工作介质或用于润滑该齿轮系统的润滑油的齿轮泵。本发明优选地用于车辆制造，特别优选地用于道路车辆。具体来说，内燃机可以是用于驱动机动车的发动机。在作为齿轮泵的实施例中，液压泵还可独立于内燃机使用，并例如用作为用于风力涡轮机或其它用于产生能量的装置的齿轮泵。
液压装置包括：外壳，其特征结构是室壁结构，所述室壁结构界定了用于加压的液压流体(例如，润滑油或液压工作介质)的压力室；和可调节的致动构件，所述致动构件同样界定了所述压力室。所述室壁结构和所述致动构件因而形成界定了所述压力室的壁区域。所述外壳可由多个成型部件结合到一起。包括所述室壁结构的单个成型部件也可被理解为外壳。所述室壁结构可直接由外壳形成。然而，其也可通过布置在外壳内或外壳上的结构形成，在优选实施例中所述结构不能相对于外壳移动，虽然在原则上其也可被布置为使得其可相对于外壳移动。所述压力室包括用于液压流体的进口和出口。在第一实施例中，所述进口也可用作为出口，从而使得所述液压流体通过形成所述进口的开口流进压力室，以便对所述压力室加压或增大压力，并通过之后形成出口的同一开口流出，以便减小压力。在第二实施例中，除进口之外可提供出口。
所述致动构件可在致动方向上和与所述致动方向相反的致动反方向上相对于所述室壁结构被移动并且因而得到调节。如果所述液压装置为液压泵，那么调节所述致动构件就调节了所述液压泵的每冲程输送容积。如果所述液压装置被实施为回转泵，那么调节所述致动构件就调节了所述泵的输送转子的每转输送容积。如果所述液压泵为线性冲程泵，那么就调节了每线性冲程输送容积。所述每冲程输送容积(即，每转或每线性冲程输送容积)还被称为特定输送容积。如果所述液压泵为凸轮轴相位设置器，那么所述致动构件就连接至或可以连接至内燃机的凸轮轴，从而使得相对于所述室壁结构调节所述致动构件就相对于所述内燃机的曲轴调节了所述凸轮轴的相位位置。
所述室壁结构和所述致动构件跨越界定了所述压力室的间隙彼此相对。为了有效地密封住此间隙，在该间隙中密封元件被提供在所述室壁结构和所述致动结构中的一个上，其中所述密封元件与所述室壁结构和所述致动结构中的另一个形成用于以密封接触来密封住所述压力室的密封间隙。所述密封元件包括密封结构和弹簧结构。所述弹簧结构被支撑在或成型到所述室壁结构和所述致动结构中的一个上，且利用弹簧弹力将所述密封结构按压成与所述室壁结构和所述致动结构中的另一个密封接触。
根据本发明，所述密封结构和所述弹簧结构被一体成型，优选地由塑料制成。凭借所述弹簧结构，可以确保所述密封结构被按压成密封接触，所述压力室因而独立于液压流体(例如独立于存在于所述压力室内存在的压力)而被有效地密封。在液压泵中，这使得可以确保所述压力室被有效地密封，即使在泵的转速较低时(举例来说，诸如当驱动液压泵的内燃机被启动时或一般而言当所述液压泵被启动时)亦然。在凸轮轴相位设置器中，同样可以出现没有液压压力或过少的液压压力可用于将所述密封结构按压成所述密封接触的运行状态。这样的情况通常发生在内燃机启动或空转时。单块的密封元件与多组件的密封元件相比，可以被更容易且更可靠地装配。如果包括密封结构和弹簧结构的密封元件被成型在所述室壁结构和所述致动构件中的一个上，那么从一开始就不需要额外的装配步骤；相反，则仅需要装配所述致动构件以及所述室壁结构(如果所述室壁结构与所述外壳是分开制造的话)。
在有效地密封住间隙的描述中，可以借助密封元件实施跨越所述密封元件的确定的渗漏。所述密封元件可以例如包括在EP 2 365 193 B1中公开的与设置所述文献中公开的密封元件的确定的渗漏有关的一个或多个特征。
密封结构和弹簧结构可以通过原始成型法一起成型。在替代实施例中，通过原始成型法，弹簧结构可被成型到已成型的密封结构上，或者密封结构可被成型到已成型的弹簧结构上。适合的原始成型法包括烧结法，特别是铸造法。生成法同样是适合的原始成型法。因此，所述密封元件可以例如通过3D打印法成型。
虽然包括密封结构和弹簧结构的密封元件可直接在室壁结构和致动结构中的一个上成型，但是密封元件与室壁结构和致动构件分开制造，作为单块密封元件，并通过室壁结构和致动结构中的一个上的支承件而成型的实施例是优选的。所述支承件采用所述密封元件的支撑部的形式，例如弹簧结构的直接支撑部。该支撑部吸收弹簧力。所述支承件还使所述密封元件保持就位，但是允许所述密封结构在密封接触的方向上以及在相反方向上运动。所述支承件优选地包括第一导轨，所述第一导轨在致动方向上领先侧的那一侧上在所述密封接触的方向上引导所述密封结构；和第二导轨，所述第二导轨在致动方向上落后侧的那一侧上在所述密封接触的方向上引导所述密封结构。
在优选实施例中，致动结构安装密封元件。然而，在原则上，还可以将密封元件安装在室壁结构上，并与致动构件形成密封接触。
所述密封元件可以具体来说布置在腔内，所述腔包括与密封接触相对的室壁结构和致动结构中的一个。在优选实施例中，所述腔被提供在致动结构上。然而，在原则上，所述腔还可以相反地被提供在室壁结构上，且所述密封元件可布置在所述室壁结构的腔内。所述腔可包括底座，所述密封件被支撑在所述底座上。所述腔可包括彼此相对的侧壁，当所述密封结构、可选地还有所述弹簧结构在密封接触的方向以及相反的方向上滑动时，所述侧壁引导所述密封结构/所述密封结构和所述弹簧结构。
在有利实施例中，所述腔具有线型轮廓。其有利地在一端面侧或其互相相对的端面侧上开口。这使得，在连续成产中安装时，密封元件更容易地轴向插入所述腔内。该腔便利地相对于室壁结构或致动构件的端面侧正交地延伸。然而，其还可以以相对于端面侧不等于90°的角度(即，倾斜地)延伸。所述腔在原则上还可以形成简单的弧或可以具有波状的轮廓，虽然这会意味着所述密封元件可能不再从所述室壁结构或所述致动结构的端面侧被引入，而是会必须经由周圈被引入。
该弹簧结构可包括面向相反方向远离所述密封结构以及因此还有密封接触的自由后侧，所述自由后侧同时还整体上形成了密封元件的自由后侧。通过所述弹簧结构的自由后侧，弹簧元件可以被直接支撑在支承件上，例如容纳该密封元件的腔的底座上。在此种实施例中，其仅通过弹簧结构被直接支撑。在替代实施例中，所述密封元件可包括连接至弹簧结构的额外支撑结构，从而使得密封结构可以通过弹簧元件和额外支撑结构而得到支撑，且还在安装时得到支撑。
在第一实施例中，所述致动构件仅形成一个滑动间隙，所述滑动间隙中包括根据本发明的密封元件。在第二实施例中，所述致动构件和同一个室壁结构或另一个室壁结构形成第二滑动间隙，所述第二滑动间隙中包括根据本发明的另一个、第二密封元件。在其它实施例中，所述致动构件和所述室壁结构或一个或多个其它室壁结构形成另一个或多个其它滑动间隙，其中根据本发明的密封元件可被提供用于密封住每一个所述滑动间隙。所述致动构件和所述室壁结构或另一个室壁结构可例如形成另一个滑动间隙，以便界定同一个压力室。在有利实施例中，密封元件还根据本发明被提供和构造在所述其它滑动间隙中。
本发明还涉及密封元件自身。所述密封元件包括密封结构，所述密封结构包括前侧和后侧，所述前侧包括用于滑动接触的密封表面，所述滑动接触形成密封；所述后侧面向相反方向远离所述前侧。所述密封元件还包括提供在所述密封结构的后侧上的弹簧结构。根据本发明，所述密封结构和所述弹簧结构被一体成型。无论密封元件自身的特征是从关于液压装置的上述实施例的哪里得出的，所述密封元件可对应于这些特征中的一个或多个。
所述密封结构在所述密封元件的纵向方向上具有最大延伸尺寸。所述密封结构的前侧和后侧以及所述弹簧结构的后侧在纵向方向上延伸。具体来说，所述密封元件在纵向方向上可以是线型的。然而原则上，所述密封元件还可以是在其前侧上的平面图中在纵向方向上形成简单的弧或具有波状的轮廓。相应地，这可以适用于所述密封结构和所述弹簧结构和被可选提供的额外支撑结构。在上侧具有在纵向方向上的曲线轮廓的实施例中，弹簧结构和可选提供的支撑结构遵循所述密封结构的轮廓。
通过弹性变形，所述弹簧结构可在所述密封结构的后侧的方向上发生弹簧偏转。在所述上侧上的平面图中，该密封结构的上侧可在弹簧表面的整个轮廓上与弹簧表面重叠。虽然为了例如遵循所述密封结构的弯曲的轮廓，所述弹簧表面在所述平面图中可以是弯曲的，但是在优选实施例中，所述弹簧表面在仅在所述平面图中是弯曲的(如果有的话)，即其可通过以平行方式对直线移位而产生。
在有利实施例中，弹簧结构的在纵向方向上延伸且遵循所述密封结构的轮廓的弹簧表面可以在该密封结构的后侧的方向上发生弹簧偏转。当弹簧结构发生弹簧偏转时，弹簧结构施加在密封结构上的弹簧力不是侧向地作用到所述密封结构上，而是经由所述密封结构的面向相反方向远离所述密封表面的后侧而作用到所述密封结构上。因此该弹簧力已经至少基本上在垂直于所述密封接触的方向上作用到所述密封结构的后侧上。这对于密封接触自身来说是有利的。所述密封元件还可以被实施为具有垂直于纵向方向的小的宽度。
至于其形状和弹簧常数，弹簧结构被有利地设计为使得其在操作期间的期望的条件下总是受到弹簧偏置力，但不会变成在阻滞中搁置，即总是保持一定的弹簧路径。该弹簧结构具有弹簧常数，该弹簧常数在有利实施例中小于10N/mm或小于6N/mm。相对地，该弹簧结构的弹簧常数大于1N/mm或大于2N/mm或大于3N/mm是有利的。密封结构具有比弹簧结构的弹簧常数大许多倍的弹簧常数。在有利实施例中，与弹簧结构相比，密封结构可被认为是刚性的，即不可变形的。
本发明的特征还被描述在以下明确表达的方面中。所述方面以权利要求的形式措辞，并且可以代替权利要求。在所述方面中公开的特征也可以补充权利要求和/或修饰权利要求，指出了个别特征的替代物和/或扩大权利要求特征。括号中的参考标记指示在后面附图中示出的本发明的示例性实施例。它们不将在所述方面中描述的特征限制在其字面含义上，但是相反地的确指出了实施各个特征的优选方式。
方面1：一种用于内燃机或齿轮系统的液压装置，更确切地，具有可调节的输送容积的液压泵，或是用于相对于内燃机的曲轴来调节凸轮轴的相位的液压凸轮轴相位设置器，所述液压装置包括：
(a)外壳(1；11)，其特征结构是室壁结构(1a；11a)，所述室壁结构(1a；11a)界定了用于加压的液压流体的压力室(K1)，其中所述压力室(K1)可在外壳(1,1b；11,13,14)中形成；
(b)致动构件(5；15)，其可在所述外壳(1；11)中相对于所述室壁结构(1a；11a)在致动方向(S)和与所述致动方向相反的致动反方向上进行调节，以便调节输送容积或相位位置；以及
(c)密封元件(20；50)，包括密封结构(21；51)和弹簧结构(24；54)，所述密封元件(20；50)被支撑或成型在所述室壁结构(1a；11a)和所述致动构件(5；15)中的一个上，优选地在所述致动构件上，并且利用弹簧力将所述密封结构(21；51)按压成与所述室壁结构(1a；11a)和所述致动构件(5；15)中的另一个的密封接触，以便密封住所述压力室(K1)；
(d)其中所述密封结构(21；51)和所述弹簧结构(24；54)被一体成型。
方面2：根据前述方面所述的液压装置，其中所述密封结构(21；51)是密封条，所述密封条包括处于所述密封接触中的前侧和面向相反方向远离所述前侧面的后侧，且所述弹簧结构(24；54)从所述密封结构(21；51)的所述后侧凸出。
方面3：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述密封结构(21；51)是在纵向方向(L)上延伸的柱形密封条。
方面4：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述密封结构(21；51)是在纵向方向(L)上延伸的密封条，所述密封条包括实心的横截面轮廓或闭合的空心轮廓。
方面5：根据前述任一方面所述的液压装置，其中：
-所述密封结构(21；51)在纵向方向(L)上具有最大延伸尺寸，且包括前侧和后侧，所述前侧在所述纵向方向(L)上延伸且包括用于所述滑动接触的密封表面(22；52)，所述后侧在所述纵向方向(L)上延伸且面向相反方向远离所述前侧；以及
-所述弹簧结构(24；54)包括弹簧部分，所述弹簧部分在所述密封结构(21；51)的所述后侧上在所述纵向方向(L)上延伸，且所述弹簧部分单独地或与所述密封结构(21；51)一起完全包围一自由空间，所述弹簧结构(24；54)可以在所述自由空间中发生弹性偏转
方面6：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述密封结构(21；51)包括所述处于所述密封接触中的前侧，且所述弹簧结构(24；54)包括面向相反方向远离所述密封结构(21；51)的所述前侧的后侧，且所述密封结构(21；51)和所述弹簧结构(24；54)在弹簧平面上从所述密封结构(21；51)的所述前侧延伸至所述弹簧结构(24；54)的所述后侧，所述弹簧结构(24；54)可在所述弹簧平面上弹性变形，且所述弹簧平面延伸穿过所述密封接触和所述弹簧结构(24；54)的所述后侧。
方面7：根据前述任一方面所述的液压装置，其中为了产生所述弹簧力，所述弹簧结构(24；54)可以在弹簧表面，优选地在弹簧平面上弹性变形，所述弹簧表面垂直于所述致动方向(S)延伸，优选地相对于所述致动方向(S)正交地延伸。
方面8：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述弹簧结构(24；54)在弹簧平面上形成柔性弹簧和/或叶片弹簧，所述弹簧平面垂直于所述致动方向(S)延伸，优选地相对于所述致动方向(S)正交地延伸。
方面9：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述弹簧结构(24；54)可以弹性变形，因而受到弹簧偏置力作用，所述弹簧偏置力在当所述液压装置运行时所述致动构件(5；15)可以呈现的相对于所述室壁结构(1a；11a)的各个位置中，将所述弹簧结构(24；54)按压成所述密封接触。
方面10：根据前述任一方面所述的液压装置，其中密封结构(21；51)包括所述处于所述密封接触中的前侧、和面向相反方向远离所述前侧的后侧，且所述后侧与压力室(K1)流体连通(8；18)，从而使得所述液压流体可在所述密封接触的方向上被施加至所述密封结构(21；51)的所述后侧。
方面11：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述密封元件(20；50)布置在所述室壁结构(1a；11a)和所述致动构件(5；15)中的一个的腔(7；17)内。
方面12：根据前述方面所述的液压装置，其中所述腔(7；17)包括在致动方向(S)上彼此相对的侧壁，所述侧壁包围所述密封结构(21；51)并引导它，从而使得所述密封结构(21；51)可在所述密封接触的方向上移动。
方面13：根据前两个方面的任一方面所述的液压装置，其中所述腔(7；17)经由流体连接(8；18)连接至所述压力室(K1)，从而使得所述液压流体的压力可在所述腔(7；17)内在所述室壁结构(1a；11a)的方向上被施加至所述密封结构(21；51)。
方面14：根据前三个方面的任一方面所述的液压装置，其中在所述弹簧结构(24；54)的区域内，例如在所述弹簧结构(24；54)的根部区域内，所述密封元件(20；50)包括腔(26；56)和/或通路，所述腔(7；17)内的液压流体可通过所述通路到达所述密封结构(21；51)的面向相反方向远离所述密封接触的后侧。
方面15：根据前四个方面的任一方面所述的液压装置，其中在所述弹簧结构(24；54)的区域内，例如在所述弹簧结构(24；54)的根部区域内，所述密封元件(20；50)在所述致动方向(S)上整体上或仅在局部上比所述腔(7；17)更窄。
方面16：根据前五个方面的任一方面所述的液压装置，其中所述密封结构(21；51)的所述前侧包括与所述室壁结构(1a；11a)成密封接触的密封表面(22；52)，且面向相反方向远离所述密封表面(22；52)的所述弹簧结构(24；54)的后侧局部地包括支撑区域(25；55)，经由所述支撑区域(25；55)，所述密封元件(20；50)通过压力接触被支撑在所述腔(7；17)中。
方面17：根据前述方面所述的液压装置，其中所述密封表面(22；52)比处于所述压力接触中的所述支撑区域(25；55)大的所述表面，且优选地至少是其两倍大。
方面18：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述密封结构(21；31；...；111)具有底座渗漏横截面，所述底座渗漏横截面在所述致动方向(S)上延伸跨越所述密封间隙用于确定的渗漏。
方面19：根据前述任一方面所述的液压装置，其中：所述液压装置包括转子(3；15)，其可绕旋转轴(R)旋转；所述致动构件(5；15)围绕所述转子(3)或形成所述转子(15)，并且包括绕所述旋转轴(R)延伸且在所述密封间隙的所述区域内与所述室壁结构(1a；11a)相对的周圈；以及所述密封间隙和所述密封元件(20；50)在包括与所述旋转轴(R)平行的轴向分量的方向上延伸。
方面20：根据前述方面所述的液压装置，其中所述密封间隙和所述密封元件(20；50)平行于所述旋转轴(R)延伸。
方面21：根据前两个方面的任一方面所述的液压装置，其中在所述密封间隙的所述区域内与所述室壁结构(1a；11a)相对的所述致动构件(5；15)的所述周圈是所述致动构件(5；15)的外周圈。
方面22：根据前述任一方面所述的液压装置，其中
-所述液压装置是在输送容积方面可调节的外轴或内轴液压泵，所述液压泵包括可以绕旋转轴(R)旋转驱动的输送转子(3)，例如叶片单元泵(vane cell pump)或齿轮泵或齿环泵或滑摆泵(pendulum-slider pump)，且
-当所述液压泵被实施为内轴泵时，所述致动构件(5)围绕所述输送转子(3)且可相对于所述输送转子(3)在垂直于所述旋转轴(R)的方向上来回移动以便调节所述输送容积，且
-当所述液压泵被实施为外轴泵时，所述致动构件(5)安装所述输送转子(3)，从而使得其可绕旋转轴(R)旋转且可以和输送转子(3)一起在所述旋转轴(R)的方向上来回移动，以便调节所述输送容积。
方面23：根据前述任一方面所述的液压装置，其中所述液压装置是液压凸轮轴相位设置器，所述外壳(11)是所述凸轮轴相位设置器的定子，且所述致动构件(15)是所述凸轮轴相位设置器的转子，其中所述定子以传递转矩的方式被连接至或可以被连接至内燃机的曲轴，且所述转子以传递转矩的方式被连接至或可以被连接至所述内燃机的凸轮轴。
方面24：一种密封元件，优选地是根据前述任一方面所述的液压装置的所述密封元件，包括：
(1)密封结构(21；31；...；121)，其在纵向方向(L)上具有最大延伸尺寸，且包括前侧和后侧，所述前侧在所述纵向方向(L)上延伸且包括用于滑动接触的密封表面(22；32；...；122)，所述滑动接触形成了密封，所述后侧在所述纵向方向(L)上延伸且面向相反方向远离所述前侧；以及
(2)在所述密封结构(21；31；...；121)的所述后侧上的弹簧结构(24；34；...；124)；
(3)其中所述弹簧结构(24；34；...；124)可以在所述密封结构(21；31；...；121)的所述后侧的方向上发生弹簧偏转；
(4)且其中所述密封结构(21；31；...；121)和所述弹簧结构(24；34；...；124)被一体成型。
方面25：根据前述方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)和所述弹簧结构(24；34；...；124)通过原始成型法成型在一起，或者其中一个通过原始成型法成型到另一个上。
方面26：根据前述任一方面所述的密封元件，其中密封结构(21；31；...；121)和/或所述弹簧结构(24；34；...；124)被生成地成型(moulded generatively)或以铸造法成型。
方面27：根据前述任一方面所述的密封元件，其中密封结构(21；31；...；121)和/或所述弹簧结构(24；34；...；124)由塑料以铸造法，例如注射成型法成型。
方面28：根据方面24至26中任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)和/或所述弹簧结构(24；34；...；124)由塑料生成地成型，例如以3D打印法成型。
方面29：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)和/或所述弹簧结构(24；34；...；124)完全或仅在局部上由塑料，优选地由热塑性和/或热固性材料组成，其中所述塑料可选地包含一种或多种不同的添加剂，优选地是强化纤维和/或强化颗粒和/或用于提升滑动性能的滑动添加剂。
方面30：根据前述方面所述的密封元件，其中所述塑料是聚合物化合物，其由填充有强化材料和/或滑动添加剂的至少一种耐高温聚合物组成。
方面31：根据前两个方面的任一方面所述的密封元件，其中所述塑料包括作为所述滑动添加剂的石墨和/或含氟聚合物，优选地是PTFE。
方面32：根据前三个方面的任一方面所述的密封元件，其中所述塑料包括碳纤维和/或玻璃纤维。
方面33：根据前四个方面的任一方面所述的密封元件，其中所述塑料的基础材料是包括共聚物的聚合物、聚合物的混合物、或来自由聚醚砜(PES)、聚砜(PSU)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PAEK,PEK,PEEK)、聚酰胺(PA)和聚邻苯二甲酰胺(PPA)所构成的组的聚合物混合。
方面34：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)完全由或仅在局部上由第一塑料组成，且所述弹簧结构(24；34；...；124)完全由或仅在局部上由同一塑料组成。
方面35：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)完全由或仅在局部上由第一塑料组成，且所述弹簧结构(24；34；...；124)完全由或仅在局部上由另一种第二塑料组成。
方面36：根据前两个方面的任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)包括嵌入所述第一塑料内的硬化结构，所述硬化结构提供抵抗弯曲的刚性，且优选地抗弯曲，且优选地在所述密封结构的长度的一半上延伸。
方面37：根据前三个方面的任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；124)包括弹簧元件和/或硬化元件，所述硬化元件嵌入所述塑料内，是弹性柔性的，并优选地在所述密封结构的长度的至少一半上延伸。
方面38：根据前述方面所述的密封元件，其中所述弹簧元件和/或硬化元件是弹簧金属片。
方面39：根据前述任一方面所述的密封元件，其中热塑材料形成所述密封结构(21；31；...；121)的密封表面(22；32；...；122)，优选地是整个所述密封结构。
方面40：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；124)完全地或仅在局部上由弹性材料组成。
方面41：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)和/或所述弹簧结构(24；34；...；124)完全地或仅在局部上由热固性材料组成。
方面42：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；124)具有尺寸上的弹性。
方面43：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；124)是柔性弹簧和/或叶片弹簧。
方面44：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)是密封条，优选地是梁形形状或杆形形状的密封条、和/或抵抗在所述弹簧结构(24；34；...；124)的弹簧平面上的弯曲的密封条。
方面45：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；51)是在纵向方向(L)上延伸的实心轮廓或在横截面上周圈闭合的空心轮廓。
方面46：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；51)是在纵向方向(L)上延伸的柱形密封条，且其形状优选地被形成为在所述纵向方向上拉长的细长的长方体。
方面47：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；124)可以在弹簧表面上在所述密封结构(21；31；...；121)的所述后侧的方向上发生弹簧偏转，优选地是弹性弯曲，所述弹簧表面在所述纵向方向(L)上延伸且遵循所述密封结构(21；31；...；121)的轮廓。
方面48：根据前述方面所述的密封元件，其中通过以平行方式沿所述密封结构(21；31；...；121)偏移一直线而产生所述弹簧表面，优选地为弹簧平面。
方面49：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)在所述弹簧结构(24；34；...；124)的弹簧平面上延伸。
方面50：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)是密封条，且所述弹簧结构(24；34；...；124)可以沿着所述密封结构(21；31；...；121)弹性弯曲。
方面51：根据前述方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)比所述弹簧结构(24；34；...；124)更抗弯曲。
方面52：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；54)具有至少2N/mm的弹簧常数。
方面53：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；54)具有最大6N/mm的弹簧常数。
方面54：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)具有的弹簧常数大于所述弹簧结构(24；54)的弹簧常数的两倍或大于五倍或大于十倍。
方面55：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)是密封条，且包括在纵向方向(L)上延伸的平行的侧壁。
方面56：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)是在所述纵向方向(L)上延伸的密封条，且所述弹簧结构(24；34；...；124)可以在在所述纵向方向(L)上延伸的弹簧平面上发生弹性变形，以便产生所述弹簧力。
方面57：根据前述方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；124)包括在所述弹簧平面上延伸且可发生弹性变形的柔性弹簧和/或叶片弹簧。
方面58：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)是密封条，且所述弹簧结构(24；34；...；124)在以所述密封元件(20；30；...；120)的所述纵向方向(L)延伸的弹簧平面上，通过在所述弹簧平面上线性地作用在所述密封元件(20；30；...；120)上的力而发生弹簧偏转，而所述密封结构(21；31；...；121)通过同样的力至少实际上不变形。
方面59：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)具有在所述纵向方向(L)上的长度、关于所述长度正交的厚度、和关于所述长度和所述厚度正交的宽度，且所述长度大于最大厚度和最大宽度的两倍。
方面60：根据前述任一方面所述的密封元件，其中在所述密封表面(22；32；...；122)上的平面图中，所述密封结构(21；31；...；121)与所述弹簧结构(24；34；...；124)完全重叠。
方面61：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；124)可在弹簧表面上发生弹性变形，所述弹簧表面优选地是弹簧平面，其可通过以平行的方式在所述密封结构(21；31；...；111)的所述纵向方向(L)上平移直线而产生；且其中所述弹簧结构(24；34；...；114)包括弹簧部分，所述弹簧部分从所述密封结构(21；31；...；111)的所述后侧延伸一分开距离且在所述弹簧表面上与所述密封结构(21；31；...；111)重叠。
方面62：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；34；...；114)包括弹簧部分，所述弹簧部分从所述密封结构(21；31；...；111)的所述后侧延伸一分开距离，且在所述纵向方向(L)上从第一端到第二端与所述密封结构(21；31；...；111)重叠，且在所述第一和/或第二端从所述密封结构(21；31；...；111)凸出。
方面63：根据前述方面所述的密封元件，其中所述弹簧部分在所述第一端和第二端处被连接至所述密封结构(21；31；41；51；91)，或形成自包容的弧(104；114)，从而使得所述弹簧结构(24；34；44；54；94；104；114)单独或与所述密封结构(21；31；41；51；91；101；111)一起包围一自由空间，所述弹簧结构可以在所述自由空间中发生弹簧偏转。
方面64：根据方面61或方面62所述的密封元件，其中所述弹簧部分在所述第一端处从所述密封结构(61；71；81)凸出，并且所述第二端是自由端，其与所述密封结构(61；71；81)相距一分开距离。
方面65：根据前四个方面的任一方面所述的密封元件，其中所述弹簧部分形成了在所述纵向方向(L)上相对于所述密封结构(21；31；...；111)均匀凹陷的弧、或者在所述纵向方向(L)上的或垂直于所述纵向方向(L)的波动。
方面66：根据前述任一方面所述的密封元件，其中在所述弹簧结构的所述区域内，例如在所述弹簧结构的根部区域内，所述密封元件(20；30；40；50；110)包括腔(26；36；46；56；116)和/或用于液压流体的通路。
方面67：根据前述任一方面所述的密封元件，其中在所述弹簧结构的所述区域内，例如在所述弹簧结构的根部区域内，所述密封元件(20；30；40；50；110)在所述致动方向(S)上整体上或仅在局部上比所述弹簧结构更窄。
方面68：根据前述任一方面所述的密封元件，其中：所述弹簧结构(64；74；114)，包括第一弹簧部分和第二弹簧部分，每个弹簧部分包括自由端；所述弹簧部分从所述密封结构(61；71；111)突出，且与所述密封结构(61；71；111)的所述后侧在纵向方向(L)上延伸一分开距离；以及所述弹簧部分的所述自由端在所述纵向方向(L)上指向彼此或远离彼此。
方面69：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；111)是包括纵轴(L)的密封条，且所述密封元件(20；30；...；110)相对于纵向平面对称，所述纵向平面包括所述纵轴且与所述密封表面(22；32；...；112)相交。
方面70：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；41；51；61；71；81；101；111；121)是包括纵轴(L)的密封条，且所述弹簧结构(24；34；44；54；64；74；84；104；114；124)和所述密封结构相对于横截面对称，所述横截面与所述纵轴(L)正交。
方面71：根据前述任一方面所述的密封元件，包括另一个密封结构(111；121)，所述另一个密封结构包括另一个前侧和后侧，所述另一个前侧包括用于滑动接触的另一个密封表面(112；122)，所述滑动接触形成密封；所述后侧面向相反方向远离所述另一个前侧，其中所述弹簧结构(64；124)布置在所述密封结构(111；121)之间且和所述密封结构(111；121)一体成型。
方面72：根据前述任一方面所述的密封元件，其中所述密封结构(21；31；...；121)包括在所述前侧上的用于设置确定的渗漏的一个或多个腔，其中所述一个或多个腔突破或邻接所述密封表面(22；32；...；122)，其中所述密封表面(22；32；...；122)在所述密封接触的方向上凸出超过所述一个或多个腔。
方面73：根据前述任一方面所述的密封元件，其被提供或被使用用于密封住液压装置(优选地是根据方面1至23之中任一方面所述的液压装置)的室壁结构(1a；11a)与致动构件(5；15)之间的密封间隙，所述致动构件可相对于所述室壁结构(1a；11a)运动。
附图说明
本发明基于示例性实施例在下文中描述。示例性实施例所公开的特征，每个个别地和以不互相排斥的特征的任何结合，有利地改进了权利要求和方面的主题，还改进了在所述方面之前描述的实施例。在此示出：
图1示出了在端面侧上的视图中包括密封元件的液压泵；
图2示出了所述液压泵的部件的分解示意图；
图3示出了在所述液压泵的截面上的视图；
图4示出了提供有密封元件的凸轮轴相位设置器的部件的分解示意图；
图5示出了所述凸轮轴相位设置器的定子-转子布置的轴测示意图；
图6示出了所述凸轮轴相位设置器的纵截面；
图7示出了第一示例性实施例的密封元件；
图8示出了第二示例性实施例的密封元件；
图9示出了第三示例性实施例的密封元件；
图10示出了第四示例性实施例的密封元件；
图11示出了第五示例性实施例的密封元件；
图12示出了第六示例性实施例的密封元件；
图13示出了第七示例性实施例的密封元件；
图14示出了第八示例性实施例的密封元件；
图15示出了第九示例性实施例的密封元件；
图16示出了第十示例性实施例的密封元件；和
图17示出了第十一示例性实施例的密封元件。
参考标记：
1 外壳
1a 室壁结构
1b 外壳盖
2 输送室
3 输送转子
4 叶片
5 致动构件
6 弹簧
7 腔
8 连接通道
9 支撑环
10 进口和出口
11 外壳、定子
11a 室壁结构
12 钳口
13 外壳盖
14 外壳盖
15 致动构件、转子
16 叶片
17 腔
18 进口和出口
19 锁销
20 密封元件
21 密封结构
22 密封表面
23 导轨
24 弹簧结构
25 支撑区域
26 流体连接部(凹口)
30 密封元件
31 密封结构
32 密封表面
33 导轨
34 弹簧结构
35 支撑区域
36 流体连接部(腔)
37 空隙
40 密封元件
41 密封结构
42 密封表面
43 导轨
44 弹簧结构
45 支撑部
46 流体连接部(凹口)
48 抵接部
50 密封元件
51 密封结构
52 密封表面
53 导轨
54 弹簧结构
55 支撑区域、支撑部
56 流体连接部、供给部(腔)
57 空隙
58 抵接部
60 密封元件
61 密封结构
62 密封表面
63 导轨
64 弹簧结构、弹簧部分
65 支撑区域
67 空隙
70 密封元件
71 密封结构
72 密封表面
73 导轨
74 弹簧结构、弹簧部分
75 支撑区域
77 空隙
80 密封元件
81 密封结构
82 密封表面
83 导轨
84 弹簧结构
85 支撑区域
87 空隙
90 密封元件
91 密封结构
92 密封表面
93 导轨
94 弹簧结构
95 支撑部
98 抵接部
100 密封元件
101 密封结构
102 密封表面
103 导轨
104 弹簧结构
105 支撑区域
110 密封元件
111 密封元件
112 密封表面
113 导轨
114 弹簧结构
116 流体连接部(腔)
120 密封元件
121 密封结构
122 密封表面
123 导轨
124 弹簧结构
I 进口
O 出口
R 旋转轴
S 致动方向
K1 压力室
K2 压力室
L 纵轴
具体实施方式
图1以在泵的端面侧上的透视图示出了一种液压回转泵，其以示例的方式被实施为叶片单元泵。泵包括外壳1。外壳盖已被移除，从而使得可以看到由外壳1容纳的泵的功能部件。输送室2在外壳1内形成，其中输送转子3布置在输送室2内，从而使得其可绕旋转轴R旋转。输送室2包括低压侧和高压侧。当输送转子3在示出的旋转方向(即，逆时针方向)上被旋转驱动时，液压流体(例如润滑油或工作油)经由在泵的低压侧上的进口通道并通过进口I流进输送室2，且通过出口O在高压侧上以增大压力排出输送室2并经由邻接的出口通道排放，例如，作为润滑油排放到内燃机和/或齿轮系统的润滑点或作为工作油排放到后续的液压装置。
输送转子3是包括叶片4的叶轮，所述叶片4布置为绕旋转轴R分布。输送转子3的外周圈被致动构件5包围。当输送转子3被旋转驱动时，叶片4在致动构件5的内周圈表面上滑动。叶片4在支撑环9上被径向向内支撑，所述支撑环9被布置为使得其可被移动。致动构件5是环形的，但原则上也可以更显著地偏离成均匀环形形状的示例性实施例。旋转轴R相对于致动构件5的平行的中心轴线偏心地布置，从而使得输送转子3和致动构件5形成输送单元(delivery cell)，所述输送单元在输送室2的低压侧上在所述旋转方向上增大尺寸，且在高压侧上又减小尺寸。由于输送单元的尺寸的这种随输送转子3的转速周期性的增大和减小，液压流体通过低压侧上的进口I被吸入，并在高压侧上通过出口O以增大的压力被排出并被排放。
输送转子3每转所输送的流体的容积，即所谓的特定输送容积，可以被调节。特定输送容积取决于偏心量，即，致动构件5的中心轴与输送转子3的旋转轴R之间的距离。为了能够改变此轴向距离，致动构件5被布置为使得其可在外壳1中相对于输送转子3在致动方向S上以及在与该致动方向S相反的致动反方向上被来回调节。在示例性实施例中，致动构件5可被线性地调节。在其它实施例中，其能够被枢转，例如从DE 10 2011 086 175 B3中已知的。在其它的替代实施例中，各个致动构件在原则上可以被安装为使得其致动运动是由平移和旋转组成的叠加运动。致动构件5的被移动和/或调节的能力是以任何速率的，从而使得所述致动运动可以调节输送转子3和致动构件5之间的偏心率，因而调节输送容积。这不仅适用于叶片单元泵，而且还适用于内轴泵，举例来说诸如齿环泵和滑摆泵。
为了在致动方向S上调节，作用在致动方向S上的输送出的液压流体的压力被施加至致动构件5。弹簧6的恢复力反作用于此压力。该恢复力作用在致动反方向上。在示例性实施例中，恢复力由单一弹簧6产生。在替代实施例中，恢复力还可以通过两个或更多个弹簧的结合作用而产生，并且其它替代例中通过气压装置来产生。该恢复力方便地为弹簧力。不管该弹簧力是否是机械地产生和/或通过气压产生，该弹簧力方便地作用在增大输送容积的方向上。
为了产生作用在致动方向S上的液压致动力，在致动构件5的面向相反方向远离弹簧6的后侧上形成压力室K1。压力室K1在关于旋转轴R的径向外侧上通过外壳1界定且在径向内侧上通过致动构件5界定。压力室K1包括进口10，经由所述进口10，由泵输送的液压流体可以流入压力室K1，并且还可以再从压力室K1流出以便释放致动构件5上的压力。进口10可以被直接连接到输送室2的高压侧。替代地，还可以方便地经由也在外壳1内延伸的连接通道，直到输送室2和/或出口O的下游的点处才将进口/出口10连接至泵的高压侧。
致动构件5和的外周圈和面向相反方向的室壁结构1a形成了在致动方向S上延伸的狭窄的滑动间隙，也就是左侧滑动间隙和右侧滑动间隙，以便密封住压力室K1。致动构件5和外壳1的端面壁、以及致动构件5和移除的外壳盖的端面壁，也形成了用于密封住压力室K1的轴向的滑动间隙。室壁结构1a是外壳1的组成部分。然而在变型例中，室壁结构还可以通过与外壳1分开形成并布置在外壳1内的壁结构来形成，只要可以确保压力室K1具有足够的密封强度即可。
为了改进密封，密封元件20布置在由致动构件5和室壁结构1a形成的滑动间隙的区域内，例如每个相应的间隙一个密封元件20。致动构件5的外周圈包括腔7。在每一个腔7中分别布置密封元件20中的一个。各个密封元件20被支撑在容纳腔7的底座上，且受腔7的侧壁引导，从而使得其可以在与相对的室壁结构1a密封接触的方向上及相反的方向上滑动。如在致动方向S上测得的各个腔7的宽度和如在致动方向S上测得的容纳在所述腔内的密封元件20的宽度被互相调节，从而使得密封元件20在其腔7内在致动方向S上或与致动方向S相反的方向上相对于致动构件5不能执行任何实际上显著的运动。因为密封元件20被侧壁包围，其具体来说也不能倾斜或扭转。侧壁和/或在由侧壁提供的两侧上的导轨确保了所容纳的密封元件20总是与相对的室壁结构1a具有良好的密封接触，且确保了所述密封接触即使在致动构件5的飞速和变向运动期间也保持完整。
容纳用于密封住压力室K1的密封元件20的腔7分别经由连接通道8与压力室K1流体连通。来自压力室K1的液压流体经由各个连接通道8被施加至各个密封元件20的面向远离相对的室壁结构1a的方向的后侧，且密封元件20因此被液压地按压成滑动接触。
在致动构件5的外周圈和外壳1的相对的内周圈之间，另一个压力室K2跨越旋转轴R与压力室K1相对地形成。弹簧6布置在压力室K2内。由所述泵输送的液压流体还可以被引入到压力室K2中。为了这个目的，压力室K2包括其自身的进口10，所述进口10同时还形成压力室K2的出口。通过将压力流体引入到压力室K2内，可以将致动构件5液压地阻滞在期望的致动位置处并释放弹簧6。原则上可以被省略所述另一个压力室K2，从而使得弹簧6仅反作用于压力室K1内存在的压力。在实施例中，如在例如压力室K1的第一压力室被提供在致动构件5的周圈上且例如压力室K2的第二压力室被提供为与第一压力室相反地作用的示例性实施例中，还可以完全省略弹簧，因为通过向两个压力室K1、K2适当地施加压力，所述致动构件可以仅通过液压移动到任一致动位置并被液压地阻滞在所述致动位置处。
压力室K2被以与压力室K1相同的方式密封住。为了密封所述压力室，致动构件5的外周圈和相对的室壁结构1a形成了其它的滑动间隙，在示例性实施例中，为左侧和右侧滑动间隙。为了完善密封，其它的密封元件20布置在滑动间隙中，在示例性实施例中，每个相应的滑动间隙一个密封元件20。在压力室K1的描述中的关于滑动间隙、密封元件20、由此形成的密封间隙和腔7的叙述，同样地应用于压力室K2的滑动间隙、密封元件20、由此形成的密封间隙和腔7，其中被分配给压力室K2的腔7经由用于将液压力施加至密封元件20的连接通道8与压力室K2流体连通。
图2在分解示意图中，即以彼此分离的位置，示出了已经描述过的液压泵的功能部件。通过平行于旋转轴R的转移，所述部件可从示出的位置被推送至彼此的内部或上部，因而使所述泵能够得到装配。图2还示出了外壳盖1b，其闭合外壳1，因而在所述两个端面侧的一个上闭合了输送室2及压力室K1和K2。外壳1和外壳盖1b还可以一起被称为“外壳”。
密封元件20可被轴向地插入腔7中或在原则上还可以被径向地引入腔7中。当在连续生产中装配时，致动构件5被插入外壳1，所述外壳1在其面向外壳盖1b的端面侧是开口的。有利地，密封元件20随后仅轴向地插入腔7。如果密封元件20轴向地插入致动构件5的腔7，或在致动构件5被插入前从没有处径向地引入到径向开口的腔7中(这在原则上是可能的)，那么当致动构件5被装配好时，密封元件必然被保持在腔7中。
图3以穿过两个密封元件20延伸的纵向截面上的透视图示出了液压泵，其中移除了外壳盖1b(图2)。密封元件20分别包括具有不同功能的结构区域。所述结构区域是密封结构区21(下文中称为密封结构)和弹簧结构区域24(下文中称为弹簧结构)。各个密封元件20的密封结构21与相对的室壁结构1a成密封接触。弹簧结构24被支撑在与室壁结构1a相对的致动构件5上(在示例性实施例中支撑在容纳腔7的底座上)，且利用弹簧力将密封结构21按压成密封接触。
密封元件20在纵向方向L上伸长。各个密封结构21是在纵向方向L上延伸的密封条。腔7在轴向上是线型的。在示例性实施例中，这些腔平行于旋转轴R延伸。在变型例中，这些腔还可以相对于旋转轴R倾斜地延伸，即它们可以以一定距离穿过旋转轴R。在其它的变型例中，在致动构件5的外周圈上的平面图中，腔可以在该外周圈上形成简单的弧或具有波状的轮廓。根据腔7的轮廓，密封结构21在纵向方向L上是线形的。在提到的变型例中，这些密封结构还可以在致动构件5的外周圈上的平面图中形成简单的弧或具有波状的轮廓。然而，线性的腔7和相应地在纵向方向L上是线性的密封元件20使它们更容易装配，因为密封元件20可以在纵向方向L上(例如平行于旋转轴R)从端面侧被插入腔7中。
由弹簧结构24发生弹簧偏转而产生的弹簧力在密封接触的方向上，在各个密封元件20的密封结构21的面向相反方向远离所述密封接触后侧上被引入到密封结构21。弹簧力是由使各个弹簧结构24在弹簧平面内弹性变形而产生的，所述弹簧平面在各个密封元件20的纵向方向L上延伸。如果密封元件20在致动构件5的外周圈上的平面图中是弧形的或波状的，那么各个弹簧结构24将弹性变形为相应弧形或波状的弹簧表面。
每个密封元件20被布置为具有弹簧偏置力。所述弹簧偏置力被设定为使得各个密封结构21在致动构件5可以呈现的所有致动位置上被一定的弹簧力(即，除零以外的弹簧力)按压成密封接触。这可以补偿各个滑动间隙的宽度上的变化。在有利实施例中，弹簧偏置力足够大，使得弹簧结构24在泵的所有运行状态下将相同密封元件20的密封结构21按压成与相对的室壁结构1a密封接触。这补偿了形成各个滑动间隙的部件(具体地是致动构件5和室壁结构1a)的热膨胀上的差异。在另一项改进中，弹簧偏置力足够大，使得在泵的计划使用寿命中通过弹簧偏置力来补偿可能在致动运动期间和/或由于温度变化而发生的间隙宽度的变化。还有利的是，即使在密封元件20被装配时也形成的弹簧偏转和因此产生的弹簧偏置力还补偿了在各个密封元件20的运行时间内出现的各个密封元件20的材料的松弛。
腔7轴向地且连续地平行于旋转轴R延伸，即其在其两个端面侧是开口的。在有利实施例中，密封结构21在各个腔7的整个轴向长度上延伸，从而使得它们还与轴向相对的外壳1和外壳盖1b的端面表面形成密封间隙。
图4至图6示出了液压装置的第二示例性实施例。第二示例性实施例的液压装置是用于相对于内燃机的曲轴来调节内燃机的凸轮轴的相位位置的凸轮轴相位设置器。
图4示出了所述凸轮轴相位设置器的分解示意图。凸轮轴相位设置器形成为液压摇叶发动机(swing-vane motor)。凸轮轴相位设置器包括致动构件15和包围所述致动构件15的外壳11。外壳11在一个端面侧被外壳盖13封闭，并在相对的端面侧被外壳盖14封闭。致动构件15可以在一定的旋转角度范围内绕旋转轴R在外壳布置11、13和14中来回旋转，并因而相对于外壳11以及不可移动地连接至外壳11的外壳盖13和14而被调节。在本发明的含义内，所述外壳或外壳部件11以及外壳盖13和14还可一起被称为“外壳”。
当装配在内燃机上时，致动构件15以传递扭矩的方式被连接至凸轮轴。凸轮轴相位设置器可以具体来说布置在凸轮轴的轴向端，且致动构件15可非旋转地连接至凸轮轴。外壳布置11、13和14以传递扭矩的方式被连接至内燃机的曲轴。外壳布置11、13和14以耐受速度的方式(即其旋转速度不变)被耦接至内燃机的曲轴。所述耦接可被形成为齿形带驱动或链条驱动或如示例性实施例中的齿轮耦接。在示例性实施例中，外壳盖13和驱动轮(在示例中为齿轮)一起被提供。在变型例中，驱动轮还相反地被提供在外壳11的外周圈上或在另一个外壳盖14上。以耐受速度的方式被连接至或可被连接至曲轴的外壳11通常被称为“定子”，且以耐受速度的方式被连接至或可被连接至凸轮轴的致动构件15通常被称为“转子”。
图5示出了由外壳11和致动构件15组成的布置的透视图，其中不包括外壳盖13和14。外壳11形成外环，多个钳口12从所述外环径向向内凸出。致动构件15包括环，叶片16在外壳11的内周圈的方向上从所述环径向向外凸出。每个叶片16分别在两个相邻的钳口12之间径向地凸出，从而使得相邻的钳口12之间的角距离决定了用于致动构件15的相关轴向调节的最大致动路径。在图5中，致动构件15具有呈现出的相对于外壳11的旋转端部位置，致动构件15可从所述呈现出的旋转端部位置在致动方向S(例如顺时针方向)上被液压地调节。可以有选择地在致动方向S上或在与所述致动方向S相反的致动反方向上液压地调节致动构件15。两个旋转端部位置由至少一个叶片16和一个钳口12之间的抵接接触而预先确定。
在周圈方向上，领先室(leading chamber)形式的压力室K1形成在每个叶片16和在致动反方向上的下一个钳口12之间，且落后室(trailing chamber)形式的另一个压力室K2由在致动方向S上的相应的下一个钳口12形成。如果领先室K1利用液压流体加压且落后室K2释放压力，那么致动构件15就相对于外壳11在致动方向S上得到调节，即，调节到前。如果落后室K2利用液压流体加压且领先室K1释放压力，那么致动构件15就在致动反方向上得到调节。
压力室K1和K2分别包括用于液压流体的进口18。只有压力室K2的进口18可在图5中被看到。压力室K1包括同一类型的进口18，其在图5中被钳口12挡住，即，其出现在钳口12下方的某处。进口18还同时形成了各个压力室K1和K2的出口。在示例性实施例中，连接通道8从各自的进口/出口18开始，至少基本上径向地延伸穿过致动构件15的环。连接通道出现在致动构件15的内周圈表面。凸轮轴相位设置器包括居中布置在致动构件15中的控制阀，以便根据来自内燃机的发动机控制器的控制信号，有选择地向领先室K1或落后室K2供应液压流体，并释放相应的另一类型的室的压力。还可以有选择地关闭室K1的组和室K2的组，以便将致动构件15液压地阻滞在中间位置中。可例如从EP 2 365 193 B1中获取通过控制阀来控制相位设置器的方式，其也可在本发明的相位设置器中执行。
在图5中呈现的端部位置中，致动构件15被相对于外壳11锁定。当液压流体的压力下降到最小压力以下时，如图6所示的受扭转应力的弹簧将致动构件15旋转到图5中呈现的端部位置中。在大多数实际应用中，例如在机动车辆中，当内燃机空转时以及特别地是当其未运行时，致动构件15呈现此端部位置。所述锁定通过锁销19来确保，当到达端部位置时，弹簧力在轴向方向上施加到所述锁销19，由于弹簧弹力的作用，所述锁销19被插进两个外壳盖13和14中的一个(在示例性实施例中位外壳盖13)的在该端部位置上轴向相对的凹陷中。一旦所述内燃机被启动并建立起足够的液压压力，并且液压流体被施加到压力室K1时，所述锁被释放。
图6示出了装配完的凸轮轴相位设置器的纵截面，同样地没有中央控制阀。
压力室K1和K2在致动构件15的端面侧被密封住，每个都处于由致动构件15和相应的外壳盖13、14所形成的轴向滑动间隙中。为了径向地密封住压力室K1和K2，外壳11和致动构件15在钳口12的内周圈上和叶片16的外周圈上形成径向滑动间隙。为了提高密封强度，密封元件50布置在每个叶片16的外周圈上。密封元件50和外壳11的径向相对的室壁结构11a分别形成密封间隙。室壁结构11a延伸作为外壳11的各个相邻的钳口12之间的环形段。由密封元件50形成的密封间隙将位于相邻的钳口12之间的两个压力室K1和K2相对于彼此密封，并因此确保了相邻的所述室K1和K2之间的改善的流体分离。
在示例性实施例中，密封元件未被提供在钳口12的内周圈上。在进一步的改进中，密封元件(特别地是根据本发明的类型的密封元件)同样可以布置在每个钳口12的内周圈上，并与致动构件15的反向面对的外周圈形成密封间隙。在这种改进中，致动构件15的位于相邻叶片16之间的周圈部分将形成本发明含义中的室壁结构。
密封元件50布置在腔17内。每个叶片16都在其外周圈上包括腔17。腔17分别轴向地且连续地从致动构件15的一个端面侧延伸至另一个端面侧。密封元件50分别利用弹簧弹力按压成密封接触。各个密封元件50都被支撑在其容纳腔17中从而使得可施加弹簧力，且所述密封元件50在密封接触的方向及其反方向上在腔17的侧壁上被引导，所述侧壁在周圈方向上彼此相对。
与液压泵的密封元件20相比，每个密封元件50都包括一体地成型的密封结构51和弹簧结构54。在密封元件50的前侧上，密封结构51包括密封表面，经由所述密封表面，密封元件50与外壳11的相对的室壁结构11a成密封接触。从图5和6中可以容易地看出密封元件50是如何布置和操作的。各个密封元件50的弹簧结构54被支撑在容纳腔17的底座上，且密封元件50利用弹簧力将密封结构51按压成密封接触。密封元件50被分别安装为具有弹簧偏置力。
与液压泵的密封元件20和腔7有关的叙述适用于密封单元50、腔17以及如何利用弹簧偏置力来支撑、引导和安装密封元件50。
下面在不同的实施例中描述密封元件。每个密封元件都可以替代液压泵的密封元件20和凸轮轴相位设置器的密封元件50。所有实施例所共同的是：密封结构和弹簧结构一体成型，所述密封结构包括在各个密封元件的自由前侧上的用于密封接触的密封表面；以及密封元件作为由密封结构和弹簧结构组成的单元，且可作为单元被处理且特别是被装配。密封元件每个都被设计成要安装在腔内，所述腔具体来说对应于液压泵的腔7或凸轮轴相位设置器的腔17。密封元件被以十为增量接着编号。具有相同功能的结构和子结构分别由相同的尾数来表示。因此，例如，尾数“1”表示各个密封结构，尾数“2”表示各个密封结构的密封表面，尾数“3”表示导轨，而尾数“4”表示各个弹簧结构。
图7以三个等轴测图示出了用液压泵的示例来描述的密封元件20。
密封结构21是在纵向方向L上延伸的细长的密封条。在自由前侧上，其包括用于密封接触的密封表面22。密封表面22是平面的。然而在变型例中，其还可以是弯曲的，特别是为了与可能弯曲的密封对偶表面相一致。由凸轮轴相位设置器的室壁结构11a形成的密封对偶表面，于是相对于致动构件15例如凹陷地弯曲且方便地是圆形地弯曲。为了以这种方式使用密封元件20，密封表面22可以是弯曲的以与密封对偶表面相一致。平面的密封表面22在生产方面，特别是在制造成本方面是有利的。在变型例中，密封表面22可以相对于密封结构21，即相对于相对的密封对偶表面，向内凹陷地弯曲。相对于相对的密封对偶表面凹陷地弯曲的密封表面22、或者即使在密封对偶表面是凹形的情况下仍是平面的密封表面22，与密封对偶表面仅具有线性接触、或在一个或两个甚至更多个窄平行条中的接触。从整个长度上来看，与在相对更大区域上的密封接触相比，线性接触或在一个或多个窄条上的接触可被设置得更加精确。在磨合阶段，滑动配合件(特别是密封元件50和与其合作的室壁结构11a；在第一实施例中是密封元件20和室壁结构1a)相互摩擦，直到它们相一致，从而使得密封接触的表面增加，但仍然维持了限定的密封接触(如果密封接触从一开始就在整个区域上的话)或进一步提升了限定的密封接触。
密封表面21是梁形形状的。其纵向侧包括形成了导轨23的平行的侧表面，所述导轨23用于在容纳腔(例如腔7或17中的一个)内进行引导。导轨23用于在密封接触的方向上及在相反方向上引导密封结构21。正如已经描述过的，容纳腔7或17包括以其侧壁的形式的相应引导对偶表面。
密封结构21是抗变形的，特别是抗弯曲变形，所述变形是沿其在纵向方向L上测量得到的长度的，与在运行期间作用在密封结构上的力相关，从而确保了运行期间在密封结构的整个长度上的均匀的密封接触。
在密封结构21的后侧面上，弹簧结构24在临近两个轴端中的每一个的根部区域内从密封结构21突出，且在纵向方向L上从左侧和左侧根部区域开始延伸。弹簧结构24的形状被设置为从密封结构21的一个轴端延伸至另一个轴端的扁平的括号形状或弧，且仅在临近密封结构21的轴端处连接至密封结构21。在根部区域之间弹簧结构24与密封结构21分开，所述根部区域与密封结构21的长度相比是短的。在根部区域之间的分开区域的长度有利地是密封结构21的轴向长度的至少50％或至少70％或至少80％。
对于密封元件自身，例如密封元件20来说，“轴向”一词描述的是相对于纵向方向L的位置或在纵向方向L上的延伸尺寸。在有利实施例中，例如示出的示例性实施例，当安装上时，各个密封元件的纵向方向L平行于液压装置的部件的旋转轴，在第一示例性实施例中为输送转子3而在第二示例性实施例中为致动构件15。在示例性实施例中，密封元件在纵向方向L上是线性的。然而在变型例中，在各个密封表面上的平面图中，它们还可以偏离纵向方向L上的线性轮廓，且具有曲率或扫掠(sweep)。术语“纵向方向”的使用本身并不将各个密封元件限制为线性轮廓，虽然在纵向方向上连续线性的轮廓是有利的。
在根部区域之间的中央区域中，弹簧结构24包括远离密封结构21向外凹陷地弯曲的支撑区域25，经由所述支撑区域25，安装好的弹簧结构24被支撑在容纳腔7或17中。代替相对于密封结构21凹陷的支撑区域25，弹簧结构24也可以包括在根部区域之间的凸耳或翅，所述凸耳或翅远离密封结构21突出，以便获得仅局部的支撑区域，即比弹簧结构24的纵向延伸尺寸短。通过以隆起而非凸耳或翅等的形式来提供局部的支撑区域25，可以有利地增加弹簧结构24的弹簧路径。
为了产生弹簧弹力，弹簧结构24可在弹簧平面内发生弹性变形，所述弹簧平面在纵向方向L上遵循密封结构21的轮廓，且至少基本上相对于密封表面22正交地延伸。在密封表面22上的平面图中，密封结构21与弹簧表面完全重叠。在示例性实施例中，其还在该平面图中与弹簧结构24重叠。因为密封结构21的轮廓在纵向方向上是线性的，所以弹簧结构24可在其中发生弹簧偏转的弹簧表面是弹簧平面，即弹簧表面是平面的。
在安装后，弹簧结构24首先遭受弹性弯曲应力，即其充当柔性弹簧。弹簧结构24的弹簧平面在密封结构21的纵向方向L上延伸。在优选实施例，例如示例性实施例中，经安装的弹簧结构24的弹簧平面相对于各自的致动构件(例如示例性实施例中的致动构件5和15)的致动方向S正交地延伸。然而在原则上，可以想到将其相对于致动方向S倾斜地放置。然而在这种实施例中，弹簧平面仍将平行于容纳腔的纵向延伸尺寸来延伸。
对于液压流体被施加到密封结构21的面向相反方向远离密封表面22的后侧的应用来说，其中密封结构21由此被按压成与液压辅助设备的密封接触或被按压成主要液压地密封接触，例如示例性实施例中的液压泵的情形，弹簧结构24至少在局部上比容纳腔更窄。在密封元件20的情形中，弹簧结构24在其整个长度上比密封结构21略窄，并且因此还比容纳腔，例如腔7略窄。可以在图7中清楚地看到，在弹簧结构24的根部区域中以密封元件20的两侧中每一侧上的凹陷形式的经减小的宽度。由于经减小的宽度，压力的增加在密封结构21的整个长度上被快速且均匀地传播到后侧。
弹簧结构24在其整个长度上和在其高度上比密封结构21更窄。在变型例中，弹簧结构24还可以仅在局部上凹陷，以便建立用于液压流体的流体连接，例如分别在一个或两个根部区域中，和/或在支撑区域25中，和/或在纵向方向L上在支撑区域25和一个根部区域之间延伸的一个或两个弹簧部分中。代替或除了一个或多个腔，流体连接还可通过延伸穿过弹簧结构24的一个或多个通路而被提供。
图8示出了第二示例性实施例的密封元件30的侧视图和三个等轴测图。密封元件30包括成型为一体的密封结构31和弹簧结构34。如第一实施例那样，弹簧结构34的形状被设置为括号形状或弧，当在纵向方向上观察时，所述括号形状或弧从密封结构31的一端处的一个根部区域延伸至密封结构31的另一端处的第二根部区域。不同于弹簧结构24，弹簧结构34在其根部区域之间远离密封结构31向外弯曲，即，呈相对于密封结构31的均匀凹陷的形状。弹簧结构34的在纵向方向L上延伸的弹簧部分的形状被设置为简单的弧。在侧向视图中，密封元件30的形状被设置成像扁平的“D”。弧的具有离密封结构31最大距离的中间部分形成了密封元件30的支撑区域35。由于支撑区域35源于弧形，与第一示例性实施例的支撑区域25相比可以省略成型的支撑元件。
为了改善弹簧结构34的弹簧特性，扩宽形式的空隙37被提供用于在两个轴端处的弧部分，每个弧部分都在根部区域内。
相对于第一示例性实施例的另一个差异体现为，液压流体如何供给至密封结构31的后侧。为了提供所述供给，腔36形成在弹簧结构34的在两侧中的每一侧上的根部区域内，从而使得在所述两侧中的每一侧上在密封元件30的轴端处获得了用于液压流体的流体连接。代替即一个或多个局部的腔36，弹簧结构34在其整个长度和高度上可以比密封结构31更窄，如第一实施例中那样。正如已经关于密封元件20提到的，流体连接还可以通过穿过弹簧结构34的通路(例如一个或多个孔)来建立。一个或多个腔还可与一个或多个通路一起实施。
除了所描述的差异，关于第一示例性实施例的密封元件20的叙述同样适用于密封元件30。因此，如第一实施例中那样，密封结构31的侧部包括在纵向方向L上延伸的平行的导轨33，用于在密封接触的方向以及相反的方向上线性地进行引导。
图9示出了第三示例性实施例的密封元件40的侧视图和两个等轴测示意图。密封元件40与第一示例性实施例中的密封元件20的不同之处仅在于，密封元件40包括经成型的抵接部48，所述抵接部48在密封结构41的后侧上成型，从而使得其在弹簧结构44的方向上突出。抵接部48被轴向地布置在隆起的支撑部45的区域内，在示例性实施例中在最大隆起点以下。抵接部48在密封结构41上被成型为凸起的翅。抵接部48限制了弹簧结构44的弹簧路径，以便预先确定弹簧结构44的最大可能的变形。通过限制变形，可以有利地防止密封元件40在处理中，特别是在系列生产中进行安装时被损坏。在一个变型例中，与抵接部48类似的抵接部可被成型在弹簧结构44上而不是密封结构41上，从而使得抵接部在密封结构41的方向上突出。遵循其它示例性实施例的分类体系，密封表面被表示为42，用于密封结构41的侧导轨被表示为43，且流体连接(在此情形下是凹陷的形式)被表示为46。
图10示出了密封元件50的三个等轴测示意图，其已利用凸轮轴相位设置器的示例进行了描述，作为第四示例性实施例。密封元件50源于第一示例性实施例的密封元件20。不同于密封元件20，密封元件50包括：两个支撑部55，每个支撑部的形式为相对于密封结构51带凹陷地隆起的部分；空隙57，通过扩宽提供在根部区域的每个内侧上的弹簧结构54中；以及替代实施的液压流体供给部56。供给部56由两个槽形弹簧部分形成，每个槽形弹簧部分在一个根部区域中和最近的支撑部55之间。相对于第一示例性实施例的另一个差异是，相对于密封结构51成凸起的槽形的抵接部58成型在支撑部55之间。与第三示例性实施例的抵接部48相对照，抵接部58限制了弹簧结构54的最大可能的变形，因而保护密封元件50不因变形而受损，尤其是在装配密封元件50的时候。密封表面被表示为52，且用于密封结构51的侧导轨被表示为53。除了所描述的差异，密封元件50与第一示例性实施例的密封元件20一致。
图11示出了第五示例性实施例的密封元件60的侧视图和两个等轴测示意图。尽管前述示例性实施例的弹簧结构沿各自的密封结构从第一根部区域延伸到第二根部区域作为闭合的弧，例如在密封元件30的情形下的简单的弧或在密封元件20、40和50的情形下的轴向地波动一次或多次的弧，然而密封元件60包括以两个弹簧部分为特征的弹簧结构64，所述两个弹簧部分相对于所述密封结构61带凹陷地成弧形，每个弹簧部分被表示为64。弹簧部分64在纵向方向L上分别从根部区域开始相对彼此突出，所述根部区域为在纵向延伸尺寸上的外根部区域，且与密封结构61相距一分开的距离。相应地，它们的自由端在纵向方向L上指向彼此。在以纵向方向L延伸的弹簧平面内，两个弹簧部分64可以独立于彼此被弹性地弯曲。然而当安装完成时，由于在安装点处的几何条件且由于有利地提供的弹簧偏置，两个弹簧部分同时受到弯曲应力，例如它们共同产生作用在密封结构61上的弹簧力。还应该注意，各个弹簧部分64的根部区域内的弹簧部分空隙被表示为67。密封表面被表示为62，用于密封结构61的侧导轨被表示为63，且在每个弹簧部分64的自由端的支撑区域被表示为65。
弹簧部分64可以分别在它们彼此相对的自由端处伸长一部分，所述部分在密封结构61的方向上分开一定程度。这可以为每个弹簧部分64提供用于限制变形的限定的抵接部，对照第三示例性实施例的抵接部48的效果。弯折端优选地朝向密封结构61向内圆滑弯曲，当弯折端被装配时，其可以特别防止密封元件被勾住。限制变形在被装配时仅仅用于保护密封元件不被无意损坏。，如也是与密封元件的所有其它实施例中的其他地方一样，抵接功能被执行为使得抵接接触不在运行期间的意料之中的条件下产生，而是使得总保持至少最小的剩余弹簧路径。
图12示出了第六示例性实施例的密封元件70的侧视图和两个等轴测图。如同前述示例性实施例中的密封元件60，密封元件70包括两个弹簧部分74，所述弹簧部分74可独立于彼此地发生弹性变形。弹簧部分74在密封元件70的纵向方向L上在密封结构71的后侧上突出，但从作为纵向延伸尺寸上的中间根部区域的根部区域彼此远离。在侧视图中，密封元件70的形状被设置成类似扁平的“K”。为了提升弹簧部分74的弹性弯曲特性，在各弹簧部分74的根部区域内形成有空隙77。弹簧部分74在纵向方向L上彼此远离地向外展开，在纵向方向L上形成略微凹陷的弯曲。弹簧部分74在原则上还可以在侧视图中以均匀倾斜的方式或线性地凸出。密封表面被表示为72，用于密封结构71的侧导轨被表示为73，且位于每个弹簧部分74的自由端处的支撑区域被表示为75。弹簧部分74的外端可被拉长，从而使得它们向内弯折，优选地以圆滑弯曲弯折，以便以限定的方式限制在两端中的每一个处的变形。
图13示出了第七示例性实施例的密封元件80的侧视图和两个等轴测图。密封元件80基本上对应第二示例性实施例的密封元件30。弹簧结构84从密封结构81的轴端区域轴向地凸出，且形成了弧，所述弧从其根部区域开始相对于密封结构81以均匀的凹陷形状弯曲，如第二实施例中那样。然而不同于第二示例性实施例，弧包括自由端，所述自由端以分开的距离与密封结构81相对。空隙87还是形成于弹簧结构84的根部区域，以便提升其弹簧特性。密封表面被表示为82，用于密封结构81的侧导轨被表示为83，且源于弧形的支撑区域被表示为85。由于其拉长的凹陷形状，弹簧结构84固有地在其自由端处形成抵接部，用于在密封元件被装配时保护密封元件不发生过量的变形。
如果用于施加压力的液压流体被引入到专门提供的流体连接中，例如第一示例性实施例(图1)的流体连接8，这种流体连接的有利实施例将被配置为使得液压流体可以直接流入和流出密封结构21之间的区域。
包括自由地突出的弹簧部分的密封元件(如密封元件60、70和80)的一个优点是，当密封元件被设置有弹性偏向力时，拉应力不被引入密封结构。密封元件的包括自由突出的弹簧部分的密封结构，与密封元件的具有跨越密封结构闭合的力流的密封结构相比，在尺寸上可以更纤细。相反地，力流跨越密封结构、弹簧结构和根部区域闭合的自包容的密封元件在连续生产中可更容易的处理，特别是更容易地分离。当它们被插入或引入腔内时，它们也没有被勾住的危险。
图14示出了第八示例性实施例的密封元件90的侧视图和两个等轴测图。密封元件90源于第一和第四示例性实施例的密封元件20和50。在根部区域的每个中，其弹簧结构94在密封结构91的两个轴端附近被连接至密封结构91，且在根部区域之间形成了在纵向方向L上多次波动的的弧和/或括号形状。这在相对于密封结构91凹陷地弯曲的弹簧结构94的弹簧部分内提供支撑部95，且在相对于密封结构91凸出地弯曲的弹簧结构94的弹簧部分内提供抵接部98。支撑部95用于在容纳腔内支撑密封元件90，且抵接部98限制变形，因而尤其限制了当密封元件由自动装配机装配时，密封元件被损坏的风险。密封表面被表示为92，且在其它示例性实施例中被形成为梁形密封条的密封结构91的侧导轨和/或侧壁被表示为93。
图15示出了第九示例性实施例的密封元件100的侧视图和两个等轴测图。像其它密封元件一样，密封元件100包括：密封条形式的密封结构101，其包括密封表面102和侧导轨103；以及与密封结构101一体成型的弹簧结构104。弹簧结构104在根部区域中在密封结构101的后侧上凸出，所述根部区域在此情形下是轴向上的中间根部区域，并且形成在侧视图中扁平的弹簧环，所述弹簧环包括从根部区域轴向向外凸出的两个内弹簧部分以及弧形外弹簧部分，所述弧形外弹簧部分还同时形成支撑区域105，且在容纳腔内用作支撑部。
图16示出了第十示例性实施例的密封元件110的侧视图和三个等轴测图。密封元件110包括两个完全相同的密封结构111和位于密封结构111之间的弹簧结构114。如其它示例性实施例中那样，密封结构111和弹簧结构114一体地成型。每个密封结构111都可以选择性地形成用于密封接触的密封结构，而另一个密封结构111在每种情况下用于在容纳腔内的支撑部。密封元件110安装不变性使其更容易装配。关于安装和/或装配，密封元件110不但绕密封元件110的中央竖直轴旋转180°不变，像其它密封元件一样，该中央竖直轴相对于密封表面112正交地指向，而且密封元件110还绕密封元件110的中央纵轴旋转180°不变。密封元件110对于这两个旋转是不变的，不仅是为了在装配期间操作的实际目的，而且还相对于关于纵轴正交的中心对称面镜像对称，而且相对于在纵向方向L上延伸的另一个中心对称面镜像对称。然而在原则上，为了在安装导向上获得有利的不变性不需要相对于一个或其它对称平面的精确的镜像对称。
虽然仅一个或另一个密封条选择性地穿入到密封接触中，而另外的密封条静止在容纳腔内，但是如其它示例性实施例中那样，两个密封结构111自身分别都被形成为轴向地延伸的梁形密封条。当密封元件110被安装时，像其它密封结构一样，位于密封结构111之间的弹簧结构114受到在弹簧平面上的弯曲应力，即其被用作为柔性弹簧，所述弹簧平面正交于致动方向S。其形成为闭合的弹簧环，所述弹簧环在密封元件110的轴向中间区域内被连接至和/或转变为密封结构111。
当密封元件110被安装时，密封结构111中的一个处于与对偶表面(在示例性实施例中未室壁结构1a或11a)密封接触，而两个密封结构111中的另一个被容纳在腔(在示例性实施例中为腔7或17)内，且用于支撑密封元件110。因此，相关的密封结构111除了密封结构111以外还形成了处于密封接触中的支撑结构以及弹簧结构114。由于它们的对称，两个密封结构111中的任何一个都可以选择性地形成密封接触，而另一个在每种情况下均用作为支撑结构。
用于向密封结构111的后侧供给液压流体的腔被表示为116，当密封元件110安装完成时，所述密封结构111处于密封接触中。在有利的改进中，弹簧结构114可包括一个或多个腔和/或一个或多个通路，以便有效地快速平衡在被环形弹簧结构114所包围的内部空间与包围弹簧结构114的外部空间之间的压力。密封结构111的侧导轨被表示为113。
图17示出了第十一示例性实施例的密封元件120的侧视图和两个等轴测图。类似第十示例性实施例(图16)的密封元件110，密封元件120包括两个相同的密封结构121和位于密封结构121之间的弹簧结构124。密封结构121和弹簧结构124被一体地成型。不同于第十示例性实施例，弹簧结构124横向地波动。遵循其它实施例的分类体系，密封表面被标示为122，密封结构121的侧导轨被表示为123。
示例性实施例的密封元件由塑料制成。密封元件可由弹性材料构成或可以在特定区域内包含弹性材料，例如为了实现特定的弹簧特性。然而有利地，弹簧结构由于其形状是有弹性的，且从这个意义上来说是在尺寸上具有弹性，从而使得其可以完全地或至少主要地由热塑材料成型。使其完全地或至少主要地由热塑材料成型是优选的。塑料的密封元件具体来说可以以注射成型法生产，并因此被提供为注塑成型元件。
各个密封结构和各个弹簧结构可以由不同的塑料材料组成，以便为了两种结构各自的性能而优化这两种结构。因此，用于密封结构的材料可以例如从最大可能耐磨度和/或在保持良好密封特性的同时摩擦较低的角度来选择，而用于弹簧结构的材料由于经常的弹簧运动，可以例如从最小可能疲劳的角度来选择。于是密封元件可以用两种不同的塑料材料，以双组份注射成型法来生产。还可能想到的是，当使用不同的塑料材料甚至当使用相同的材料时，在第一方法步骤中仅成型密封结构或仅成型弹簧结构，且在每种情况下在后续方法步骤中将另一个结构成型到已成型的结构上，所述后续方法步骤同样可以通过将生产出的结构放置于注射成型模具中并将另一个结构在该模具上成型，而通过注射成型法来执行。
根据本发明的密封元件被设计为在所述类型的液压装置中使用。由于它们的几何结构，它们适合在高于100℃的工作温度下连续运行。材料的选择也与材料的适用性有关。通过其几何结构的配置和材料的选择，密封元件被设计为使得即使迈向设计的使用寿命的终点，其仍具有充分优良的弹簧特性，以便能够执行其密封功能，而与在运行期间的意料之中的工作温度和变化的负载量以及合成的材料松弛无关。
适合的塑料被公开在“方面”部分。为了提升其机械特性，塑料可以包含增强材料，例如玻璃纤维或多种不同的其它的增强材料。为了提升其滑动特性，各种塑料可以包含一种或多种不同的滑动添加剂。一个优选的添加剂是碳纤维，因为碳纤维既增大机械强度，还对滑动特性产生积极影响。替代地或附加地，PTFE还可作为滑动添加剂而被添加到塑料中。
特别适合的原始成型法包括生成成型和铸造方法。3D打印法可被特别用于由塑料生成地成型。在优选实施例中，在结合的方法步骤中，两个结构(密封结构和弹簧结构)优选地由同一塑料材料在注射成型法中成型或生成地成型。如果密封元件包括额外的结构，例如可以同时作为支撑结构的其它密封结构，那么在优选实施例中，在结合的方法步骤中，包括其所有功能结构的密封结构优选地由同一塑料材料在注射模塑法中成型或生成地成型。

Claims (25)

1.一种密封元件，包括：
(1)密封结构(21；41；51；91；111)在纵向方向(L)上具有最大延伸尺寸，且包括前侧和后侧，所述前侧在所述纵向方向(L)上延伸且包括用于滑动接触的密封表面(22；42；52；92；112)，所述滑动接触形成了密封，所述后侧在所述纵向方向(L)上延伸且面向相反方向远离所述前侧；以及
(2)在所述密封结构(21；41；51；91；111)的所述后侧上的弹簧结构(24；44；54；94；114)；
(3)其中所述弹簧结构(24；44；54；94；114)能够在所述密封结构(21；41；51；91；111)的所述后侧的方向上发生弹性偏转；
(4)且其中所述密封结构(21；41；51；91；111)和所述弹簧结构(24；44；54；94；114)被生成地一体成型或以铸造法用塑料一体成型；
(5)其中所述弹簧结构(24；44；54；94；114)包括弹簧部分，所述弹簧部分从所述密封结构(21；41；51；91；111)的所述后侧延伸一分开距离，且在所述纵向方向(L)上从第一端到第二端与所述密封结构(21；41；51；91；111)重叠，并且在所述第一端和所述第二端从所述密封结构(21；41；51；91；111)凸出；
(6)其中所述弹簧部分在所述第一端和所述第二端处被连接至所述密封结构(21；41；51；91；111)或形成自包容的弧(114)，从而使得所述弹簧结构(24；44；54；94；114)单独或与所述密封结构(21；41；51；91；111)一起包围一自由空间，所述弹簧结构(24；44；54；94；114)在所述自由空间中能够发生弹簧偏转；
其特征在于
(7)所述弹簧结构被设置为扁平的括号形状，并且在根部区域之间的中央区域中，所述弹簧结构(24；44；54；94；114)包括以隆起的形式远离所述密封结构(21；41；51；91；111)向外凹陷地弯曲的局部支撑区域(25；45)，所述弹簧结构具有曲率半径，所述曲率半径在所述中央区域相对于所述密封结构从负向到正向再回到负向变化，从而形成隆起；和/或
(8)所述弹簧结构(54；94)沿各自的所述密封结构(51；91)从第一根部区域延伸到第二根部区域作为轴向地波动多次的弧，所述弧提供支撑部(55；95)，每个所述支撑部的形式为相对于所述密封结构(51；91)带凹陷地隆起的部分。
2.根据权利要求1所述的密封元件，其中所述密封结构(21；41；51；91；111)和/或所述弹簧结构(24；44；54；94；114)由塑料组成，其中所述塑料能够选择性地包含一种或多种不同的添加剂。
3.根据权利要求2所述的密封元件，其中所述塑料是热塑性和/或热固性材料。
4.根据权利要求2所述的密封元件，其中所述塑料包含一种或多种不同的添加剂并且所述一种或多种添加剂是强化纤维和/或强化颗粒和/或用于提升滑动性能的滑动添加剂。
5.根据权利要求1所述的密封元件，其中所述密封结构(21；41；51；91；111)是梁形或杆形的密封条、和/或抵抗在所述弹簧结构(24；44；54；94；114)的弹簧平面上弯曲的密封条。
6.根据权利要求1所述的密封元件，其中所述密封结构(21；51)是在所述纵向方向(L)上延伸的实心轮廓或周圈闭合的空心轮廓。
7.根据权利要求1所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；44；54；94；114)能够在弹簧表面上在所述密封结构(21；41；51；91；111)的所述后侧的方向上发生弹簧偏转，所述弹簧表面在所述纵向方向(L)上延伸且遵循所述密封结构(21；41；51；91；111)的轮廓。
8.根据权利要求7所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；44；54；94；114)能够在所述弹簧表面上在所述密封结构(21；41；51；91；111)的所述后侧的方向上发生弹性弯曲。
9.根据权利要求1所述的密封元件，具有下述两个特征中的至少一个：
(i)所述弹簧结构(24；44；54；94；114)具有至少2N/mm的弹簧常数；
(ii)所述弹簧结构(24；44；54；94；114)具有至多6N/mm的弹簧常数。
10.根据权利要求1所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；44；54；94；114)能够在弹簧表面上发生弹性变形，这能够通过以平行的方式将所述密封结构(21；41；51；91；111)的在所述纵向方向(L)上的直线进行移位而产生；且其中所述弹簧结构(24；44；54；94；114)包括弹簧部分，所述弹簧部分从所述密封结构(21；41；51；91；111)的所述后侧延伸一分开距离且在所述弹簧表面上与所述密封结构(21；41；51；91；111)重叠。
11.根据权利要求10所述的密封元件，其中所述弹簧结构(24；44；54；94；114)能够在弹簧平面上发生弹性变形。
12.根据权利要求1所述的密封元件，其中在所述弹簧结构的所述区域内，所述密封元件(20；40；50；110)包括腔(26；46；56；116)和/或用于液压流体的通道、和/或在致动方向(S)上整体上比所述弹簧结构更窄。
13.根据权利要求12所述的密封元件，其中在所述弹簧结构的根部区域内，所述密封元件(20；40；50；110)包括腔(26；46；56；116)和/或用于液压流体的通道、和/或在所述致动方向(S)上整体上比所述弹簧结构更窄。
14.根据权利要求1所述的密封元件，其中：所述弹簧结构被设置为扁平的括号形状，并且在所述根部区域之间的中央区域中，所述弹簧结构(24；44；54；94；114)包括以隆起的形式远离所述密封结构(21；41；51；91；111)向外凹陷地弯曲的局部支撑区域(25；45)，并且其中在所述隆起和左侧的所述根部区域之间以及在所述隆起和右侧的所述根部区域之间，所述弹簧结构(24；44；54；94；114)平行于对应的所述密封结构(21；41；51；91；111)延伸。
15.根据权利要求1所述的密封元件，其中：所述弹簧结构被设置为扁平的括号形状，并且在所述根部区域之间的中央区域中，所述弹簧结构(24；44；54；94；114)包括以隆起的形式远离所述密封结构(21；41；51；91；111)向外凹陷地弯曲的局部支撑区域(25；45)，并且由此所述弹簧结构(24；44；54；94；114)呈现至少一个拐点，在所述拐点，所述弹簧结构(24；44；54；94；114)的曲率特性从正变为负或从负变为正。
16.一种用于内燃机或齿轮系统的液压装置，所述液压装置包括：
(a)外壳(1；11)，其特征结构是室壁结构(1a；11a)，所述室壁结构界定了用于经加压的液压流体的压力室(K1)；
(b)致动构件(5；15)，所述致动构件能够在所述外壳(1；11)中相对于所述室壁结构(1a；11a)在致动方向(S)和与所述致动方向相反的致动反方向上进行调节，以便调节输送容积或相位位置；以及
(c)根据权利要求1的密封元件(20；50)，包括密封结构(21；51)和弹簧结构(24；54)，所述弹簧结构(24；54)被支撑或成型在所述室壁结构(1a；11a)和所述致动构件(5；15)中的一个上，且利用弹簧力将所述密封结构(21；51)按压成与所述室壁结构(1a；11a)和所述致动构件(5；15)中的另一个的密封接触，以便密封住所述压力室(K1)。
17.根据权利要求16所述的液压装置，其中所述密封结构(21；51)的所述前侧处于所述密封接触中，且所述弹簧结构(24；54)包括面向相反方向远离所述密封结构(21；51)的所述前侧的后侧，且所述密封结构(21；51)和所述弹簧结构(24；54)在弹簧平面上从所述密封结构(21；51)的所述前侧延伸至所述弹簧结构(24；54)的所述后侧，所述弹簧结构(24；54)能够在所述弹簧平面上发生弹簧变形，且所述弹簧平面延伸穿过所述密封接触和所述弹簧结构(24；54)的所述后侧。
18.根据权利要求16或17所述的液压装置，其中为了产生所述弹簧力，所述弹簧结构(24；54)能够在弹簧表面发生弹性变形，所述弹簧表面垂直于所述致动方向(S)延伸。
19.根据权利要求18所述的液压装置，其中所述弹簧结构(24；54)能够在弹簧平面上发生弹性变形，所述弹簧平面垂直于所述致动方向(S)延伸。
20.根据权利要求16或17所述的液压装置，其中所述弹簧结构(24；54)能够发生弹性变形，并因此受到弹簧偏置力，在当所述液压装置运行时所述致动构件(5；15)能够呈现出的相对于所述室壁结构(1a；11a)的全部位置中，所述弹簧偏置力将所述弹簧结构(24；54)按压成所述密封接触。
21.根据权利要求16所述的液压装置，其中所述密封结构(21；51)的所述前侧处于所述密封接触中且所述后侧与所述压力室(K1)处于流体连通(8；18)中，从而使得所述液压流体能够在所述密封接触的方向上被施加至所述密封结构(21；51)的所述后侧。
22.根据权利要求16所述的液压装置，其中所述密封元件(20；50)布置在所述室壁结构(1a；11a)和所述致动构件(5；15)中的一个的腔(7；17)内，且所述腔(7；17)包括在所述致动方向(S)上彼此面对的侧壁，且所述侧壁引导所述密封结构(21；51)从而使得所述密封结构(21；51)能够在所述密封接触的方向上移动。
23.根据权利要求16所述的液压装置，其中所述密封元件(20；50)布置在所述室壁结构(1a；11a)和所述致动构件(5；15)中的一个的腔(7；17)内，所述密封表面(22；52)与所述室壁结构(1a；11a)成密封接触，且所述弹簧结构(24；54)的面向相反方向远离所述密封表面(22；52)的后侧局部地包括支撑区域(25；55)，经由所述支撑区域(25；55)，所述密封元件(20；50)通过压力接触支撑在所述腔(7；17)中。
24.根据权利要求16所述的液压装置，其中：所述液压装置包括能够绕旋转轴(R)旋转的转子(3；15)；所述致动构件(5；15)围绕所述转子(3)或形成所述转子(15)，且包括绕所述旋转轴(R)延伸且在密封间隙的区域内与所述室壁结构(1a；11a)相对的周圈；以及所述密封间隙和所述密封元件(20；50)在包括平行于所述旋转轴(R)的轴向方向分量的方向上延伸。
25.根据权利要求16所述的液压装置，其中：所述液压装置具有可调节的输送容积的液压泵、或者是用于相对于内燃机的曲轴来调节凸轮轴的相位位置的液压凸轮轴相位设置器。
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