CN101080554B - 具有法兰压力分布补偿装置的法兰盖组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种法兰盖组件，包括盖体。该盖体具有壁部、围绕该壁部从该壁部向外延伸的侧面连接法兰以及多个穿过侧面连接法兰从其上表面延伸至下表面的间隔的法兰孔。其中法兰孔用于容置相应多个扣件，该扣件插入并穿过所述法兰孔将盖体安装于基座。本发明还包括弹簧座，该弹簧座适于沿所述侧面连接法兰的至少部分外表面延伸，并具有与至少两个所述间隔的法兰孔相应的多个间隔的定位孔以及至少一个弹簧状部分，其中弹簧状部分位于所述间隔的法兰孔之间，且与侧面连接法兰的上表面接触。该组件还可包括盖体垫圈，该盖体垫圈设有与所述多个间隔的法兰孔和间隔的定位孔相应的孔。当所述扣件插入并穿过该多个间隔的定位孔和多个间隔的法兰孔，将盖体和垫圈安装于基座时，所述弹簧状部分适于对所述侧面连接法兰的上表面施加弹力。

Description

具有法兰压力分布补偿装置的法兰盖组件

发明领域

本发明涉及法兰盖。特别是，涉及内燃机的法兰阀盖，该内燃机设有用于分配作用于侧面连接法兰的闭合力的固定弹簧。

背景技术

法兰盖用于各种领域，特别是常用于提供夹紧力，以将盖体密封于基座。这种盖体包括通常由轻质低碳钢板材料制成的阀盖和密封件或垫圈装置，二者一起为内燃机汽缸盖的起阀器、摇杆臂以及阀门提供密封壳体。根据发动机的类型，在发动机为直列式发动机的情况下，可具有栓接于该发动机汽缸盖的单阀盖；在发动机为V-6、V-8、V-12发动机的情况下，可具有多个阀盖，每一阀盖封闭一排阀门。一般来说，垫圈或密封件设于阀盖和内燃机汽缸盖之间，用螺栓固定，以防止漏油。阀盖通常由低碳钢形成，但也可由各种工程塑料包括工程热塑性材料或热固材模浇铸而成，以便于减轻重量，或者便于形成具有复杂几何形状的盖体，或者同时具备这两种优点。

根据用于形成阀盖的材料及其厚度，特别是密封法兰的厚度，盖体、法兰或者二者均会在一定时期内，产生翘曲或稍脱离在垫圈上产生不均匀夹紧压力的汽缸盖，这必然会导致漏油。这种翘曲可由几种状况导致，包括将阀盖安装于汽缸盖的螺栓的不均匀紧固或扭转，或者内燃机过热，或者由与阀盖选用的材料相关的蠕变或其他变形现象导致。这个问题在塑胶阀盖中尤为严重：在塑胶阀盖中，蠕变或其他变形现象更为明显，特别是在内燃机工作温度下，在用于固定阀盖的扣件例如紧固于汽缸盖的螺栓之间或中间的区域。

因此，需要改进的盖体组件，例如阀盖组件，以提供改进的夹紧和闭合特性，并减少流体泄漏，例如漏油。

发明内容

本发明提供一种改进的盖体组件，例如阀盖组件，以提供改进的夹紧、盖密封和闭合特性，并减少流体泄漏，例如油漏。

该盖体组件包括侧面连接法兰和固定弹簧，以补偿由施加密封力装置，例如多个扣件，施加于垫圈密封件的不均匀的密封力和密封压力。

本发明具有减少或消除密封凸缘弯曲和/或蠕变趋势的效果，通过分配沿法兰长度方向的密封力补偿局部密封力，使密封力作用于法兰，与将密封力集中于法兰区域靠近施加局部密封力的点(也就是，螺栓位置)形成对比。这使得沿密封法兰长度分布的密封力和压力更为均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的特征及优点，结合以下附图对本发明进行详细描述，其中：

图1是本发明的法兰盖和弹簧座的立体分解图；

图2是图1的部分放大图；

图3A是图1中的法兰盖和弹簧组件的部分分解剖视图；

图3B是图3A中的元件的组装剖视图；

图4A是本发明的法兰盖和弹簧组件的第二实施例的部分分解剖视图；

图4B是图4A的元件的组装剖视图；

图5A是本发明的法兰盖和弹簧组件的第三实施例的分解剖视图；

图5B是图5A中的元件的部分组装剖视图；

图6A是本发明的组件的第四实施例的分解剖视图；

图6B是图6A中的元件的部分组装剖视图；

具体实施例

参照图1、2、3A和3B，举例说明了本发明法兰盖组件2的一实施例。该法兰盖组件包括盖体4。该盖体4设有壁部6，用于覆盖或封闭一预定空间，例如由一阀盖封闭的内燃机阀门上方的空间。壁部6具有围绕其周边向外延伸的侧面连接法兰8。该侧面连接法兰8可包括多个间隔的法兰孔10，这些法兰孔10穿过该侧面连接法兰8从其上表面12延伸至下表面14。该间隔的法兰孔10适于收容将盖体4安装于基座18的安装装置21。该安装装置21可包括与间隔的法兰孔数量相应的多个扣件16，该多个扣件16适于插入并穿过该多个法兰孔10将盖体4安装于基座18。

法兰盖组件2也可包括沿侧面连接法兰8上表面12的至少一部分延伸的弹簧座20。该弹簧座20也可包括与间隔的法兰孔10相应的多个间隔的定位孔24和至少一个弹簧状部分25，其中弹簧状部分25位于间隔的法兰孔10之间，与侧面连接法兰8的上表面12接触并向其施加弹力。法兰盖组件2也可包括盖体垫圈26。该盖体垫圈26也可包括与多个间隔的法兰孔10和间隔的定位孔24相应的多个垫圈孔28。当采用一施加弹力的装置21同时对该组件施加压力并形成密封接头时，所述至少一个弹簧状部分25适于对侧面法兰施加弹力，在这种情况下，在侧面连接法兰8的上表面12施加弹力。施加弹力的装置21可包括任何适合的装置，包括各种夹紧机构，可用于将弹簧座20夹在侧面连接法兰8，也可用于将弹簧座20和侧面连接法兰8夹于盖体垫圈26(如果采用)和基座18。该装置可包括一个或多个各种有螺纹和无螺纹的扣件，例如螺栓、螺钉和凸轮表面扣件。在盖体4为内燃机阀盖的情况下，施加弹力的装置可包括多个有螺纹扣件16，例如螺栓，该多个扣件插入并穿过多个间隔的弹簧定位孔24和多个间隔的法兰孔10，紧固于基座18例如图3A所示的内燃机汽缸盖内的多个螺纹孔30中。如图3B所示，当螺栓16紧固于螺纹孔30中，将弹簧座20压紧于侧面连接法兰8的上表面12，从而将弹力施加于法兰位于间隔的定位孔24之间或中间的区域。所施加的弹力的大小可因弹簧座的适当设计而不同，这些设计包括各种影响弯曲弹簧部分施加的弹力的因素，例如弹性材料的选择(特别是弹性模量)、弹簧部分的厚度、弹簧的曲度以及其他已知影响弹力的因素。可选择适当的弹力确保法兰和垫圈与基座密封面的密封配合，使得密封接头在其整个工作温度下和压力范围中均不产生泄漏。可选择适当的弹力使得施加于垫圈的密封压力在密封接头周边，特别是扣件之间的区域，更为均匀。也可选择适当的弹力以通过足够的力来减小或消除侧面连接法兰的翘曲，否则在这些区域会产生或可能产生这类翘曲。

盖体4可由任何适合的盖体材料制成，包括各种金属或塑胶。如果盖体4由金属材料制成，则更适宜具有高可铸度或可成形度。盖体4可包括工程塑料材料，例如工程热塑性材料或工程热固材料。例如：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene，简称ABS)，聚酯，聚乙烯(PEE)，聚酰胺(PA)，聚苯硫醚(PPS)，聚苯醚(PPE)，聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚氯乙烯。这些可包括众所周知的填充的工程塑料和未填充的工程塑料。盖体4可采用传统的成形方法制成，例如当盖体为金属盖体时，采用铸造、冲压和拉伸制成；当盖体为塑胶材料制成时，采用注塑成型方法成形。盖体4可包括用于覆盖并为内燃机汽缸盖内的起阀器、摇杆臂以及阀门提供密封壳体的阀盖。阀盖4优选由具有高温尺寸稳定性、耐化学性和其他与汽车引擎应用有关的已知特性的工程塑料材料制成。在阀盖4的情况下，该盖体的长度L大于宽度W，如图1所示，且壁部6也限定了该壳体的厚度。壁部6可包括从其周边横向向外延伸的侧面连接法兰8，该侧面连接法兰8用于密封地与垫圈26配合或密封以将盖体4密封于基座18，例如汽缸盖。包括壁部6、侧面连接法兰8和垫圈26的盖体4可采用传统设计和结构。

弹簧座20可由具有适为物理特性例如弹性模数、可用于形成弹簧件的任何材料制成。适合的材料包括各种形式的弹簧钢板和弹簧钢杆。弹簧件可由弹簧钢板冲压成型或由弹簧钢杆弯折或以其他方式成型。在如图所示的实施例中，弹簧座20包括两个弹性元件32，其中之一沿盖体4的后部延伸，另一沿盖体4的前部延伸。每一元件包括多个沿其长度形成的弯曲弹簧部分25。弹簧座20可成形为如图所示的两个元件32，或者成形为在侧面连接法兰8的周长周围延伸的单一元件，或者成形为两个以上的元件。这些元件可如图1所示地分离设置，或者通过两个元件连接一个扣件的方式连接在一起。

基座18可采用传统结构。盖体垫圈26也可采用传统结构。安装装置21，例如扣件16，也可采用传统结构。

图4A和4B举例说明了本发明的第二实施例。图4A展示了未组装状态下的盖体组件元件。图4B展示了组装状态下的盖体组件元件。该实施例与第一实施例相似，但具有一不同结构的弹簧元件20。在该实施例中，弹簧元件20包括进程止动装置或限位件34。可选择适当的高度的进程止动装置34以防止扣件16过紧，损坏弹簧元件20、连接法兰8或者盖体垫圈26。法兰孔10和盖体垫圈孔28也可用于容置该进程止动装置34。

图5A和5B举例说明了本发明的第三实施例。图5A展示了未组装状态下的盖体组件元件。图5B展示了部分组装状态下的盖体组件元件。在该实施例中，盖体4包括多个弹簧固定机构36，该弹簧固定机构36以具有相应多个横槽40的弹簧孔凸起38的形式体现。该多个横槽40适于收容并固定弹簧元件32。弹性孔凸起38和横槽40用于固定其弹簧部分25挤压着侧面连接法兰8的弹簧元件32，如图5B所示。因此，在该实施例中，不用螺栓压紧弹簧部分26。本实施例具有允许将弹性元件预先安装于盖体的优点。

图6A和6B举例说明了本发明的第四实施例。图6A展示了未组装状态下的盖体组件元件。图6B展示了部分组装状态下的盖体组件元件。在该实施例中，弹簧元件20的弹簧部分25被预压并模铸进盖体6的侧面连接法兰8。被预压的弹簧在侧面连接法兰8内的中平面内释放弹力并在法兰内产生内应力，该内应力在法兰孔之间区域较大，在法兰孔处较小。当法兰内的弹力分布不一致时，会导致弹力作用于法兰的上表面12。弹力的这种分布会抵抗或防止法兰中的翘曲，并使得沿密封周边的密封压力更均匀。

图7A和7B举例说明了本发明的另一实施例。图7A展示了未组装状态下的盖体组件元件。图7B展示了组装状态下的盖体组件元件。该实施例与图3A和3B中的实施例相似，但包括结合于弹簧元件20和连接法兰8之间的弹性体层48。该弹性体层48可与弹簧元件20结合，但可交替地组成为一不连续元件或层。弹性体层48可包括天然或合成橡胶，但可采用与预定应用和应用环境协调的任何弹性体。弹性体层48提供弹簧元件20和连接法兰8之间的振动阻尼。弹性体层48也可类似地结合进这里所描述的其他实施例中，提供类似的关于弹簧元件20和法兰盖8的振动阻尼。

很明显，根据以上描述可以对本发明做各种改变和修改。因此，可以理解，除上述特定实施例外，本发明可在其权利要求范围内实施。

Claims (27)

1.一种盖体组件，包括： 

盖体，包括壁部、围绕该壁部从该壁部向外延伸的侧面连接法兰以及多个穿过所述侧面连接法兰从其上表面延伸至下表面的间隔的法兰孔，其中所述法兰孔用容置相应多个扣件，该扣件插入并穿过所述法兰孔将所述盖体安装于基座； 

弹簧座，适于沿所述侧面连接法兰的至少部分外表面延伸，并具有与至少两个所述间隔的法兰孔相应的多个间隔的定位孔以及至少一个弹簧状部分，该弹簧状部分位于所述间隔的法兰孔之间，且与所述侧面连接法兰的上表面接触；以及 

盖体垫圈，包括与所述多个间隔的法兰孔和间隔的定位孔相应的孔；其中，当所述扣件插入并穿过所述多个间隔的定位孔和所述多个间隔的法兰孔，将所述盖体和所述垫圈安装于所述基座时，所述弹簧状部分适于对所述侧面连接法兰的上表面施加弹力。 

2.根据权利要求1所述的盖体组件，其特征在于，所述盖体为塑胶盖体。 

3.根据权利要求1所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由弹簧钢构成。 

4.根据权利要求3所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座选自钢板或钢杆。 

5.根据权利要求1所述的盖体组件，其特征在于，所述盖体为内燃机阀盖。 

6.根据权利要求5所述的盖体组件，其特征在于，所述阀盖由从工程热塑材料或工程热固材料制成。 

7.根据权利要求6所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由弹簧钢构成。 

8.根据权利要求7所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由钢板或钢杆构成。 

9.根据权利要求1所述的盖体组件，其特征在于，所述盖体具有形成 于弹簧固定凸起中的多个横槽，所述弹簧固定凸起适于固定紧压所述侧面连接法兰的上表面的所述弹簧座的所述弹簧部分。 

10.根据权利要求1所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座还具有多个驱动止动装置，该驱动止动装置用于限制所述扣件的进程以及施加于所述侧面连接法兰的上表面的弹力。

11.根据权利要求1所述的盖体组件，进一步包括设于所述弹簧座和所述侧面连接法兰的上表面之间的弹性体层。

12.根据权利要求11所述的盖体组件，其特征在于，所述弹性体层与所述弹簧座结合。

13.一种盖体组件，包括：

盖体，包括壁部、围绕该壁部从该壁部向外延伸并具有上表面和下表面的侧面连接法兰、多个靠近所述侧面连接法兰的上表面且内设相应多个横槽的间隔的凸起、以及相应多个穿过所述凸起和所述法兰的间隔的法兰孔，该间隔的法兰孔用容置相应多个扣件，该扣件插入并穿过所述法兰孔将所述盖体安装于基座；以及

弹簧座，适于沿所述侧面连接法兰的至少部分外表面延伸，并具有与至少两个所述间隔的法兰孔相应的多个间隔的定位孔以及至少一个弹簧状部分，该弹簧状部分位于所述间隔的法兰孔之间，且与所述侧面连接法兰的上表面接触；其中，当所述弹簧座插入所述凸起的横槽中时，所述弹簧状部分适于对所述侧面连接法兰的上表面施加弹力。

14.根据权利要求13所述的盖体组件，其特征在于，所述盖体为塑胶盖体。

15.根据权利要求13所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由弹簧钢构成。

16.根据权利要求15所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由钢板或钢杆构成。

17.根据权利要求13所述的盖体组件，其特征在于，所述盖体为内燃机阀盖。

18.根据权利要求17所述的盖体组件，其特征在于，所述阀盖由从工程热塑材料或工程热固材料制成。 

19.根据权利要求18所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由弹簧钢构成。

20.根据权利要求19所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由钢板或钢杆构成。

21.根据权利要求13所述的盖体组件，进一步包括设于所述弹簧座和所述侧面连接法兰的上表面之间的弹性体层。

22.根据权利要求21所述的盖体组件，其特征在于，所述弹性体层与所述弹簧座结合。

23.一种盖体组件，包括：

盖体，包括壁部、围绕该壁部从该壁部向外延伸的侧面连接法兰以及多个穿过所述法兰从其上表面延伸至下表面的间隔的法兰孔，其中所述法兰孔用于容置相应多个扣件，该扣件插入并穿过所述法兰孔将所述盖体安装于基座；

压缩弹簧，预模压入所述侧面连接法兰以在所述法兰内提供内应力，其中所述间隔的法兰孔之间位置处的内应力大于接近法兰孔位置处的内应力；以及

盖体垫圈，包括与所述多个间隔的法兰孔和间隔的定位孔相应的孔；其中，当所述扣件插入并穿过所述多个间隔的定位孔和所述多个间隔的法兰孔，并固定到所述基座时，所述压缩弹簧对所述盖体垫圈施加弹力。

24.根据权利要求23所述的盖体组件，其特征在于，所述盖体为内燃机阀盖。

25.根据权利要求24所述的盖体组件，其特征在于，所述阀盖由工程热塑材料或工程热固材料制成。

26.根据权利要求25所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由弹簧钢构成。

27.根据权利要求26所述的盖体组件，其特征在于，所述弹簧座由钢板或钢杆构成。 

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