用于凸轮轴调节系统的控制阀的阀壳体以及用于制造阀壳体的方法

摘要

本发明涉及一种用于凸轮轴调节器的控制阀的阀壳体（31、51），其包括用于固定在控制单元上的壳体法兰（33、55）以及用于容纳控制活塞的基本上呈圆柱形的壳体部件（1、53）。在这种情况下设置的是，壳体部件（1、53）通过形状配合的连接抗相对转动地固定在壳体法兰（33、55）上。这种阀壳体（31、51）在确保其运行安全性的情况下低成本地且以质量轻的方式制造而成。此外，本发明涉及一种用于制造上述阀壳体（31、51）的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于凸轮轴调节系统的控制阀的阀壳体，其包括 用于固定在控制单元上的壳体法兰以及用于容纳控制活塞的基本上呈 圆柱形的壳体部件。

此外，本发明还涉及一种用于制造上述阀壳体的方法。

背景技术

凸轮轴调节器作为凸轮轴调节系统的一部分用于有针对性地调节 内燃机中的凸轮轴与曲轴之间的相位，并因此可以实现对阀控制时间 的最佳调节。由此，例如可以提高内燃机的效率或者可以降低消耗。

凸轮轴调节器通常包括与曲轴抗相对转动地连接的定子和保持在 所述定子中的转子。转子又与凸轮轴抗相对转动地连接，并且可以相 对于定子地调节。对转子的调节通过向定子中构成的压力腔加载液压 流体来实现。

为了能够确保这种压力加载而使用控制阀。这种控制阀通常由阀 壳体和定位在阀壳体中的电磁操作的控制活塞组成。通过对该活塞的 触发，可以调节液压流体的输入和输出并影响阀控制时间。在这种情 况下，最佳阀控制时间直接作用于行驶功率以及燃料消耗和与此相关 的排放量。

在这种情况下，通用的控制阀通常以如下阀壳体制造，所述阀壳 体由于其实施为厚重的车削件而具有很高的重量。鉴于汽车工业对所 使用的构件的减重和在其制造中降低制造成本的要求日益增加，因此 厚重的阀壳体不是用于控制阀的阀壳体的持久解决方案。

发明内容

因此，本发明的第一个任务是，提供一种用于控制阀的阀壳体， 其在确保其功能的情况下能够低成本地以尽可能小的重量得以制造。

本发明的第二个任务是，提供一种用于制造上述阀壳体的方法。

根据本发明，本发明的第一个任务通过用于凸轮轴调节系统的控 制阀的阀壳体得以解决，所述阀壳体包括用于固定在控制单元上的壳 体法兰以及用于容纳控制活塞的基本上呈圆柱形的壳体部件。在这种 情况下设置的是，壳体部件通过形状配合的连接抗相对转动地固定在 壳体法兰上。

本发明考虑到，在制造控制阀时通过使用厚重制成的阀壳体满足 不了在重量和成本方面日益增加的要求。但是，通过制造彼此相连的 单独的单一件提供了减轻重量的可能性。由此，在满足较低要求的情 况下可以选择较轻的且成本较低的材料。

然而，在机械连接零件时有时会出现困难，尤其是在构件彼此之 间的所不希望的扭转方面。这种运动会在安装状态下对凸轮轴调节器 的触发产生不利影响，从而不能保证其运行安全性。

用于连接构件的其他可能性，例如将所形成的构件组压塑包封， 在物流费用和投资及制造成本增加的背景下同样不是有意义的可选方 案。

本发明通过两个构件之间的形状配合来实现壳体部件与壳体法兰 之间的抗相对转动的固定。通过形状配合可以防止壳体部件与壳体法 兰之间的相对运动，从而两个构件抗相对转动地相互靠置地固定。附 加地，形状配合的连接可以传递特别高的力，并且提供理想的安全性 以防止构件彼此意外地脱开。

由于形状配合的连接和与之相关的防扭转性，可以放弃一体式地 和厚重地制造阀壳体或者用于将壳体部件与壳体法兰连接起来的高成 本的制造步骤。

作为控制阀的一部分，阀壳体用于定位控制活塞。通过控制阀壳 体内部的控制活塞并因此通过配量液压介质，可以实现对凸轮轴调节 器的理想调节。为此，通常以电磁的方式来触发控制活塞，其中，触 发可以通过固定在壳体法兰上的控制单元来实施。控制单元通常包括 磁铁，该磁铁在通电时推动控制活塞。通过这种方式，在凸轮轴调节 器的液压腔之间接通压力。相应未加载的液压腔与回流相连，从而液 压流体可以流回到循环回路中。

控制活塞通常能轴向移动地支承在阀壳体的壳体部件中。壳体部 件优选借助于压注工艺一件式地由塑料制成。通过使用塑料可以确保 阀壳体的重量很轻。此外，通过选择塑料可以影响壳体部件的硬度和 耐腐蚀性。

壳体部件例如能够以栅格的方式构成，其中，在栅格中能够安放 过滤元件。过滤元件用于过滤调节凸轮轴所需要的液压介质中的污染 颗粒。通过这种方式，可以避免颗粒到达凸轮轴调节器的液压腔中。

此外，在阀壳体内部或者在壳体部件内部可以布置有套筒，套筒 用于引导控制活塞并且其合乎目的地同样带有栅格结构地构成。在这 种情况下，套筒的栅格开口能够在安装状态下相对于壳体部件的栅格 开口具有不同的宽度。在所有的设计方案中尤其保证了，足够大地设 定用于配量液压流体的栅格开口。可选地或者附加地，也可以在套筒 的开口中定位过滤元件。套筒优选由钢制成。

壳体法兰优选由金属材料制成。在这种情况下，金属材料能够以 相应于环境条件和作用于它的力的方式来制造。优选使用钢。由此可 以确保阀壳体所需要的稳定性。

总体上，通过选择用于壳体部件和壳体法兰的不同的材料，可以 减轻阀壳体的重量。附加地，所形成的构件的相应的区域可以特定地 适配于所设置的应用。这种阀壳体可以相应低成本地且面向客户地制 成。

在本发明的一种具有优点的设计方案中，壳体部件通过形状配合 的连接附加地轴向固定在壳体法兰上。以这种方式，可以通过构成形 状配合的连接同时地既确保构件相对于彼此的防扭转又确保构件相互 靠置的轴向固定。

在本发明的另一种具有优点的设计方案中，壳体法兰包括凸缘， 壳体部件利用凸圈置入该凸缘中。凸缘能够以中断的形式存在或者优 选整个地环绕壳体法兰。壳体部件的凸圈构成为壳体部件的终端环。 为了安装而将凸圈置入凸缘中。为此，以合乎目的的方式，凸缘具有 相对于凸圈的外直径稍微放大的内直径，从而可以实现简单的安装。

特别优选地，壳体部件的凸圈沿着其外周边具有一定数量的凹处， 通过所述凹处，壳体法兰与壳体部件压嵌。通过这种方式，可以实现 壳体法兰与壳体部件相对于彼此的防扭转并且防止构件轴向偏移。

原则上，可以通过压嵌工艺使所有能塑性变形的材料彼此连接， 这提供了使不同材料接合的可能性。由此，可以相应于应用要求来组 合构件的材料特性。壳体法兰与壳体部件之间在压嵌时形成的形状配 合可以实现相互靠置的牢固的固定。至少一个构件的塑性变形使得它 们以不可脱开的方式楔入彼此之中。因此，在带有塑料壳体部件和金 属壳体法兰的阀壳体中，可以在阀壳体的重量尽可能小的情况下实现 两个构件的牢固的连接。

凹处提供了容纳壳体法兰的材料的可能性。通过压嵌，材料沉入 到壳体部件的凹处中并因此构成理想的形状配合的连接。为此，凹处 能够原则上以各种方式构成，例如以兜或槽的形式。凹处径向地延伸 到凸圈的材料中并且能够在制造壳体部件时例如以压铸/注工艺与所述 壳体部件一件式地制成。此外，凹处优选均匀地分布在壳体部件的外 周边上，以便确保均匀的固定。

优选地，凹处或每个凹处都构成为凸圈的轴向背离凸缘的边缘处 的边缘凹部。在外周边的该部位处构成边缘凹部提供了如下优点，即， 在凸圈的轴向朝向凸缘的边缘处保留有足够的壁厚。通过这种方式可 以承受在凸轮轴调节器的运行中作用于阀壳体的力或者在触发控制活 塞时形成的很高的负荷峰值，而不会折断凸圈的材料。

为了将壳体部件轴向固定在壳体法兰上，可以在凹处或者每个凹 处中都附加地分别构成有径向朝外延伸的突起。突起在压嵌状态下由 壳体法兰的材料包围并因此在运行负荷下防止轴向偏移，即，防止构 件彼此的轴向移动。在这种情况下，轴向固定尤其通过在将壳体部件 安装在壳体法兰上时点式挤压突起来实现。在这种情况下，突起的大 小尤其适配于凹处的设计方案。原则上，也可以设想的是，在凹处内 部布置有多个突起，所述突起用于将壳体部件轴向固定在壳体法兰上。 可选地或者附加地，也可以例如设置有以不同方式成型的用于轴向固 定的元素。

优选地，壳体部件包括一定数量的在轴向上彼此相距的环形体， 所述环形体通过轴向接片彼此连接。不仅轴向接片而且彼此相距的环 形体都优选平行于彼此地分布，从而形成稳定的栅格。栅格开口可以 用于引入过滤元件。在这种情况下，轴向横梁的和环的数量可以依赖 于对壳体部件所提出的要求而变化，例如在阀壳体的大小方面。

在本发明的另一种具有优点的设计方案中，壳体法兰的至少一个 凸缘部分绕壳体部件的凸圈卷边，并且为了抗相对转动的固定而贴靠 轴向接片。凸缘通过如下方式在轴向方向上延伸，即，凸缘可以容纳 壳体部件的凸圈。在凸缘上构成的凸缘部分例如以沿轴向方向延伸的 舌板的形式构成。凸缘部分合乎目的地通过如下方式在凸缘上构成， 即，凸缘部分通过在安装时进行卷边而围绕凸圈地放置在塑料件上， 并且在此在两侧贴靠在轴向接片之间。通过凸缘部分的卷边和由此形 成的轴向接片上的侧向贴靠，壳体部件和壳体法兰可以像构件的轴向 固定那样实现抗相对转动的固定。

为了实现壳体部件在壳体法兰上的均匀定位，凸缘优选带有多个 轴向延伸的凸缘部分地构成，所述凸缘部分以相对于彼此均匀的间距 构成在凸缘的周边上。凸缘部分的数量相应地优选与轴向接片的数量 一致，从而分别在两个伸向壳体部件的凸圈的轴向接片之间可以卷边 一个凸缘部分。

此外，优选地，环形体在壳体部件的轴向端部上构成为凸圈，并 且其中，伸向凸圈的轴向接片分别形成用于壳体法兰的凸缘的轴向贴 靠面。在安装状态下，这种设计方案尤其与壳体部件的凸圈的外周边 中的边缘凹部相结合而能够实现构件相互靠置的在两个方向上的轴向 固定。

根据本发明，本发明的第二个任务通过用于制造控制阀的阀壳体 的方法来实现，其中，制造用于固定在控制单元上的壳体法兰，其中， 制造用于容纳控制活塞的、基本上呈圆柱形的壳体部件，并且其中， 壳体部件通过形状配合的连接抗相对转动地固定在壳体法兰上。

该方法提供了一种用于制造阀壳体的低成本的且能简单操作的可 行方案，所述阀壳体由于其重量很轻尤其适用于应用在控制阀中。构 件相互靠置的抗相对转动的连接通过形状配合来实现。

在本发明的另一种具有优点的设计方案中，阀壳体通过如下方式 来制造，即，制造带有凸缘的壳体法兰，沿着其外周边构成有一定数 量的凹处，所述凹处各带有一个径向向外延伸的突起，并且壳体部件 的凸圈置入壳体法兰的凸缘中，其中，凸缘的材料压嵌到凸圈的凹处 中。

壳体部件的凸圈与壳体法兰的凸缘通过如下方式压嵌，即，凸缘 的材料沉入到壳体部件的凹处中。通过在这种情况下构成的形状配合 的连接，壳体部件除了抗相对转动地固定在壳体法兰上之外还轴向地 固定在所述壳体法兰上。换句话说，形状配合可以同时实现构件相对 于彼此的防扭转并且同样可以实现壳体法兰在壳体部件上的轴向固 定。

通过压嵌提供了如下可能性，即，壳体部件和壳体法兰由不同的 材料制成。相应地，所形成的阀壳体的相应的区域可以特定地适配于 所设置的应用。通过这种方式制造的阀壳体可以相应地低成本且面向 客户地制成。在这种情况下，壳体部件优选由塑料以压注工艺与凹处 和突起一起制成为为此所设置的形状，而壳体法兰例如实施为车削件。

为了进行压嵌而适合于使用相应的压嵌工具。为此，可以将壳体 法兰例如夹入支架中，而将壳体部件以其凸圈置入所述壳体法兰的凸 缘中。然后，通过如下方式置入彼此中的构件的周边地定位压嵌工具， 即，将压嵌工具放置在壳体法兰的凸缘的周边上也就是说相应的待压 嵌的部位上。在这种情况下，压嵌工具优选是如下工具，即，利用所 述工具能够实施所谓的分段压嵌工艺。压嵌工具或者其压嵌部件相应 地仅放置在周边上的如下部位，即，在所述部位在壳体法兰的凸圈中 构成有用于容纳材料的凹处。

通过将压力施加到壳体法兰的凸缘上而在所设置的部位将凸缘的 材料压入到壳体部件的凹处中。材料沉入到凹处中并在那里包围在凹 处内部构成的突起。在这种情况下形成的形状配合保证了构件相互靠 置所需要的轴向的和径向的固定，并因此提高了凸轮轴调节器的运行 安全性。

总体上，通过凹处和突起的集成并结合用于连接构件的分段压嵌 工艺，能够低成本地实现阀壳体的功能要求。

附加地，在制造阀壳体时可以引入套筒，在壳体部件的凸圈置入 到壳体法兰的凸缘中之前将所述套筒与壳体法兰压合。于是，壳体部 件在压合到套筒上之后移动并与壳体法兰压嵌在一起。套筒优选由具 有栅格结构的钢制成，并且例如可以相对于壳体部件可选地或者附加 地设有过滤元件。

在本发明的另一种具有优点的设计方案中，通过如下方式制造阀 壳体，即，制造带有凸缘的壳体法兰；制造带有凸圈和一定数量的伸 向所述凸圈的轴向接片的壳体部件；将壳体部件的凸圈置入壳体法兰 的凸缘中，其中，将至少一个凸缘部分通过如下方式绕所述凸圈卷边， 即，所述凸缘部分为了抗相对转动的固定而贴靠轴向接片。

通过一个或多个凸缘部分绕壳体部件的凸圈卷边，可以实现构件 相互靠置的轴向固定。在这种情况下，在放置凸圈后将凸缘部分在轴 向接片之间卷边，从而凸缘部分在两侧贴靠所述轴向接片。通过这种 方式实现了构件相互靠置的所需要的轴向固定并同样实现了相对于彼 此的抗相对转动的固定。

针对阀壳体所提到的优点可以有意义地转用到这两种方法上。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述。其中：

图1示出用于阀壳体的壳体部件的三维图；

图2示出根据图1的壳体部件的细节视图；

图3以三维图示出用于控制阀的阀壳体，其带有根据图1和图2 的壳体部件；

图4以纵剖面图示出用于控制阀的另一阀壳体；

图5示出根据图4的阀壳体的细节视图；以及

图6示出根据图4和图5的阀壳体的三维图。

具体实施方式

图1示出用于阀壳体的壳体部件1的三维图示。壳体部件1基本 上呈圆柱形地构成并且以压注法由塑料制成。壳体部件1用于在装入 状态中容纳电控制的控制活塞。通过这种轴向能移动的控制活塞能够 配量液压流体，以便驱动凸轮轴调节器。

壳体部件1由五个彼此轴向相距的环形体3组成，所述环形体通 过四个轴向接片5彼此连接。轴向接片5彼此平行地分布，从而形成 栅格。在栅格开口7中可以放入用于过滤液压流体的过滤元件。

在其轴向端部中的一个上，壳体部件1带有环形体3，环形体3 具有在轴向方向上逐渐变细的横截面。环形体3在凸轮轴调节器运行 中充当控制活塞的止挡部9，所述控制活塞轴向能移动地支承在壳体部 件1中。

在另一结束壳体部件1的端部上，环形体3构成为凸圈（Bund） 11。凸圈11的外直径小于其余环形体3的外直径，由此，在与凸圈11 连接的轴向接片5上分别形成在阀壳体的安装状态中用于壳体法兰的 凸缘的轴向贴靠面13。阀壳体的安装图在图3中示出。

凸圈11沿着其外周边15具有三个凹处17，所述凹处17彼此相 同间距地引入。凹处17构成为凸圈11的轴向背离的边缘19上的边缘 凹部，并且用于抗相对转动地固定在壳体法兰上。在边缘凹部17中还 附加地分别构成有径向朝外延伸的突起21，以便将壳体部件轴向固定 在壳体法兰上。

通过凹处17和突起21能够在安装状态下实现壳体部件1在壳体 法兰上的形状配合的连接，形状配合的连接除了防扭转外还能够实现 构件相互间的轴向固定。

为了清楚地描述，图2示出根据图1的壳体部件1的细节视图。 凹处17和突起21在这里清楚可见。在与壳体法兰连接时，在凹处17 中容纳有壳体法兰的材料，从而在壳体法兰与壳体部件1之间构成形 状配合的连接。这种形状配合的连接尤其可以传递特别大的力，并且 提供很高的安全性来防止构件彼此间所不希望的脱开。

通过将凹处17构成为边缘凹部，在凸圈13的轴向地朝向凸缘的 边缘上保留有足够的壁厚，在运行中触发控制活塞时所述壁厚承受相 应的很高的负荷峰值。

突起21在压嵌状态下由壳体法兰的材料包围，并因此在运行负荷 的情况下防止轴向偏移，即，防止构件相对于轴向移动。在这种情况 下，轴向固定尤其可以通过在将壳体部件1安装在壳体法兰上的时候 点式挤压突起21来实现。

在图2中用于壳体法兰的凸缘的轴向贴靠面13也清楚可见。在轴 向贴靠面13上可以轴向固定壳体法兰的凸缘。因此，与凸圈11的外 周边15中的边缘凹部17相结合，可以在安装状态下实现两个方向上 的轴向固定。

图3示出用于控制阀的阀壳体31在安装状态下的三维图示。阀壳 体由根据图1和图2的壳体部件1、壳体法兰33以及套筒35组成。壳 体部件1在图1和图2中已经进行了详细阐述，从而在这里不再赘述。

由金属材料制成的壳体法兰33具有凸缘37，壳体部件1以其凸 圈11置入凸缘37中。凸缘37的内直径相对于壳体部件1的凸圈11 的外直径稍微大了一些，从而可以将凸圈11容易地置入凸缘37中。 在置入壳体部件1的时候，凸缘37与图3中不可见的轴向贴靠面13 发生贴靠，并且在那里防止轴向方向上的移动。因此，与凸圈13的外 周边17中构成为边缘凹部的凹处17相结合，可以在安装状态下实现 在两个轴向方向上的轴向固定。

通过沿着外周边15在壳体部件1的凸圈11中构成的凹处17，壳 体法兰33与壳体部件1在构成有形状配合的连接的情况下压嵌在一 起。

这通过使用压嵌工具来实现。为了安装两个相互靠置的构件，壳 体部件1以其凸圈11置入壳体法兰33的凸缘37中。压嵌工具将凸圈 11和凸缘37分别压嵌在如下位置上，即，在所述位置上凹处17带有 凸圈11的外周边15中的突起21地构成。通过压嵌工具的压力，将凸 缘37的材料压入凸圈11内的凹处17中。于是，沉入到凹处17中的 材料同样包围在那里构成的突起21。构件相互靠置的轴向固定通过点 式挤压突起21来实现。

在该过程中形成的凸缘37与凸圈11之间的形状配合除了实现抗 相对转动的固定之外还可以实现壳体部件1在壳体法兰33上的轴向固 定。

现在，在将壳体部件1和壳体法兰33压嵌在一起之前，还将套筒 35与壳体法兰33压合。在这种情况下，壳体部件只有在压合到套筒 35上之后才移动并且最后实施前面所描述的压嵌过程。套筒35像壳体 部件1那样以栅格的形式由钢构成。在栅格开口中可以放入用于过滤 液压流体的过滤元件，其在这里并没有示出。套筒35的栅格开口在安 装状态下与壳体部件1的栅格开口9彼此叠置，从而用于配量液压流 体所需要的开口足够大。

图4以纵剖面图示出用于控制阀的阀壳体51，阀壳体51带有壳 体部件。阀壳体51像图3中的阀壳体31那样由壳体部件53和壳体法 兰55组成，它们形状配合地彼此连接。为此，壳体部件53的凸圈57 置入壳体法兰55的凸缘59中。

此外，阀壳体51具有套筒61，套筒61在安装壳体部件53之前 压入到壳体法兰55的凸缘59中。套筒61由钢制成并且具有栅格开口 63，通过所述栅格开口在运行中可以配量液压流体以便调节凸轮轴调 节器。

壳体部件53由五个环形体65和三个与环形体65连接的轴向接片 67组成。在壳体部件53的一个轴向端部上的最后那个环形体65构成 为凸圈57，其容纳在壳体法兰55的凸缘59中。在这里，凸圈57像其 余的环形体65那样具有相同的外直径。

在壳体部件53的另一个轴向端部上构成的环形体65具有在轴向 方向上逐渐变细的横截面地构成，并且充当用于未示出的、在套筒61 的内部轴向引导的控制活塞的止挡部69。

图4中的壳体部件53与壳体法兰55之间的形状配合的连接通过 设计凸缘59来实现。在将壳体部件53的凸圈57置入壳体法兰55中 之后，壳体法兰的凸缘59包围凸圈57。为了固定凸圈57，凸缘59具 有三个凸缘部分71，所述凸缘部分71以相对于彼此相同的间距构成在 凸缘的周边上。在三个凸缘部分71中由于图示的原因仅一个凸缘部分 71可见。

凸缘部分71构成为舌板并且在未安装状态下沿轴向方向在壳体 部件53的伸向凸圈57的轴向接片67之间延伸。为了固定，凸缘部分 71绕其凸圈57卷边，从而它在轴向接片67之间的区域中包围凸圈57。 通过使凸缘部分71卷边并且侧向地贴靠轴向接片67，同样可以像构件 的轴向固定那样实现抗相对转动的固定。通过这种方式，尤其可以在 凸轮轴调节器的运行中在高载荷的情况下确保足够的安全性。

在图5中示出根据图4的阀壳体51的详细视图。在这种情况下， 可以清楚地看到三个凸缘部分71中的一个，其绕壳体部件53的凸圈 57卷边。构件彼此间的轴向移动是不可能的，并且通过卷边的凸缘部 分71侧向地贴靠轴向横梁67而使壳体部件53和壳体法兰55防相对 转动地相互靠置地固定。

图6示出根据图4和图5的阀壳体51的三维图示。阀壳体51已 经在图4和图5中进行过详细阐述，从而在这里不再赘述。

在图6中，壳体部件53与壳体法兰55之间的形状配合通过凸缘 59的构造而清楚可见。凸缘59具有三个凸缘部分71，所述凸缘部分 71中的各一个凸缘部分在轴向接片67之间卷边。凸缘部分71在安装 状态下相应地如下程度地绕壳体部件53的凸圈57地放置，即，一旦 构件相对于彼此发生扭转，则壳体部件53的轴向接片67止挡在周围 的凸缘部分71上。

总体上，在卷边时形成的壳体法兰55的凸缘部分71与壳体部件 53的凸圈57之间的形状配合提供了构件彼此间所需的防扭转机制并且 附加地提供了其相互靠置的轴向固定。

附图标记列表

1   壳体部件

3   环形体

5   轴向接片

7   栅格开口

9   止挡部

11  凸圈

13  轴向贴靠面

15  外周边

17  凹处

19  边缘

21  突起

31  阀壳体

33  壳体法兰

35  套筒

37  凸缘

51  阀壳体

53  壳体部件

55  壳体法兰

57  凸圈

59  凸缘

61  套筒

63  栅格开口

65  环形体

67  轴向接片

69  止挡部

71  凸缘部分