CN107304691B - 用于内燃机的气门的衬垫 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机(3)的气门(2)的衬垫(1)；气门包括限定通座的引导元件(7)和以滑动方式在通座内移动的气门杆(8)；衬垫(1)具有中心轴线(A)并包括：密封元件(12)，其相对于轴线(A)具有环形结构，并布置在气门的外部以与引导元件(7)和气门杆(8)配合；支撑件(13)，其相对于轴线(A)具有环形结构，同轴地布置在密封元件的至少一部分上，在使用中，密封元件径向地在支撑件和气门之间被按压；端部凸缘(35)，其从支撑件(13)径向向外突出，在使用中接收气门的螺旋弹簧(11)的弹性负载；以及与凸缘(35)不同的突出装置(42)，其从支撑件向外突出，在使用中与气门的弹簧(11)配合以使其保持与轴线(A)同轴。

Description

用于内燃机的气门的衬垫

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的气门的衬垫。

背景技术

用于车辆的内燃机在现有技术中是已知的，该内燃机包括支承一个或多个气缸的气缸盖，在气缸内发生发动机冲程，并且，气缸设置为与所述内燃机的相应燃烧室连通。而且，在所述气缸盖中设置有合适的气门座，以使燃烧室与设计为将未燃烧燃料和空气的混合物带进所述燃烧室的管道(进气管道)及设计为将燃烧过的气体从所述燃烧室带走的管道(排气管道)连通。

通过作用于上述气门座的特定气门来控制来自每个燃烧室和到达每个燃烧室的气流。具体地，每个气门基本上包括引导元件和气门杆，引导元件固定在内燃机的气缸盖的腔体内并限定通座，气门杆可沿相反方向以滑动方式在所述通座内移动并在一端支承关断部分(shutting portion)，该关断部分用于关闭相应进气管道或排气管道与对应燃烧室之间的连接。

气门杆的相对端从相应的引导元件轴向突出，并适于从相应的控制机构(例如凸轮轴)接收致动力。

在关闭相应进气管道或排气管道与对应燃烧室之间的连接的方向上，由螺旋弹簧对气门杆轴向地加载。

具体地，弹簧同轴地安装在气门周围，并在轴向上介于固定表面和板之间，在内燃机气缸盖上获得该固定表面，所述板固定至气门的杆，接近与控制装置配合的所述气门杆的一端或位于该端。

用于使润滑油正常地在内燃机中循环的密封衬垫通常安装在上述类型的气门上。在一种最广为人知的形式中，所述衬垫包括基本上管状形状的且制造为一体式金属结构的支撑件或增强件，以及由弹性体材料制成且布置在支撑件和气门之间的环形密封元件。

具体地，密封元件通常包括第一部分和第二部分，第一部分适于经由其内径向表面与引导元件的在使用中面向所述控制机构的部分的外径向表面配合，第二部分设计为直接与气门的杆配合。

上述类型的衬垫在所有内燃机中广泛使用以控制从分配区域流至燃烧室的润滑油的量。多余的润滑油的流动除了明显地导致消耗多余的所述润滑油以外，还导致内燃机效率变差并危害车辆的催化转换器的性能。另一方面，不足的流动导致磨损和气门噪音的增加，且伴随着局部温度峰值的存在。由于所述气门的杆固定在引导元件内，这些现象可能导致气门过早损坏。

对于现有技术中已知的衬垫，由密封元件的作用于对应气门的引导元件上的第一部分产生静态密封，并由密封元件的与气门杆配合的第二部分产生动态密封。具体地，静态密封必须确保引导元件上的一定程度的径向压缩，以在将所述衬垫保持在适当位置的同时防止润滑油朝向燃烧室泄漏，而动态密封设计为允许润滑气门杆与引导元件之间的耦接所必需的最少油流量。

支撑件包括：

-基本上圆柱形的主要部分；

-第一环形凸缘，其从主要部分的轴向端径向地向内延伸，并部分地嵌入密封元件的环形座内；以及

-第二环形凸缘，其从主要部分的相对轴向端径向地向外延伸，并设计为通过作用于气门杆上的弹簧推动抵靠在内燃机气缸盖的上述固定表面上。

在实践中，支撑件的第二环形凸缘限定用于弹簧的轴向端的邻接表面，并从弹簧接收正常的工作负载。

第二环形凸缘还使得衬垫能够在气门上的预期位置中起作用。

为了减小上述衬垫的重量和成本，专利申请EP-B-2868875提出了支撑件的作为通过卡扣固定机构耦接的两个单独部件的结构；直接与密封元件配合的部件由金属材料制成，而与气门的弹簧配合的部件由塑料材料制成。

虽然在功能上有效，但是可进一步改进这种解决方案：实际上已经指出，如果衬垫和弹簧未完美地同轴，那么弹簧会沿着塑料部件的侧壁拖曳，这将是危险的且会导致不良的磨损。

而且，在使用中，弹簧还会相对于支撑件的第二环形凸缘径向地突出，从而减小了接触表面并增加了接触压力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于内燃机的气门的衬垫，其以简单且便宜的方式克服了与现有技术中的已知衬垫相关联的上述不便。

通过本发明来实现所述目的，本发明涉及一种用于内燃机的气门的衬垫；所述气门包括引导元件和气门杆，引导元件限定通座，气门杆可以滑动方式在所述通座内移动；所述衬垫具有中心轴线并包括：

-可弹性变形的密封元件，其相对于所述轴线具有环形结构，并适于布置在所述气门的外部以与所述引导元件和所述气门杆配合；

-支撑件，其相对于所述轴线具有环形结构，同轴地布置在所述密封元件的至少一部分上，使得在使用中，密封元件径向地在所述支撑件与所述气门之间被按压；以及

-端部凸缘，其从所述支撑件径向地向外突出，并构造为在使用中接收在所述衬垫周围延伸的所述气门的螺旋弹簧的弹性负载；

其特征在于，所述衬垫进一步包括与所述凸缘不同的突出装置，该突出装置从所述支撑件向外突出，并适于在使用中与所述气门的所述弹簧配合，以保持其与所述轴线同轴。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将参考附图通过示例描述本发明的非限制性优选实施例，附图中：

图1是内燃机的一部分的部分横截面的侧视图，该内燃机设置有根据本发明的用于所述内燃机的气门的衬垫；

图2是图1的衬垫的部件的透视图；

图3是图1的衬垫的放大比例的俯视图；

图4是沿着图1的线IV-IV的横截面；以及

图5以放大比例示出了图4的细节。

具体实施方式

参考图1、图3和图4，整体上用附图标号1表示的是根据本发明的用于已知类型的内燃机3的气门2的衬垫，在图1中仅在理解本发明所必需的程度上示出该内燃机。

更详细地，在图1中，所示出的内燃机3的唯一零件是气缸盖5的部分4，其以已知的方式限定燃烧室(在图1中不可见，但是布置在所示出的气缸盖5的部分4的下方)，燃料在燃烧室内在存在助燃空气的情况下氧化，以将包含于燃料中的化学能转换成压力能。

燃烧室以已知方式通过其中的开口接收包括燃料和助燃空气的混合物，并在燃烧过程结束时将燃烧过的气体和空气通过另一开口排出。

通过作用于所述燃烧室中的所述开口上的上述类型的相应气门2来控制来自燃烧室和到达燃烧室的气流。

为了简单起见，在以下描述中，将提到单个气门2，但是应理解，相同的所述特征适应于在内燃机3中使用的所有这种类型的气门。

参考图1，气门2容纳在通座6中，通座在气缸盖5的部分4中获得且通常包含润滑油。

气门2包括管状引导元件7和气门杆8，管状引导元件在通座6内过盈配合，气门杆可以滑动方式沿着轴线A在相反方向上在引导元件7内移动。

更详细地，气门杆8从引导元件7的相对侧突出，并在其相对轴向端分别设置有关断元件9和致动元件或板10，关断元件设计为以不透流体的方式与燃烧室中的对应开口接合，致动元件或板设计为从已知且未示出的类型的控制机构(例如凸轮轴)接收致动力。

安装在引导元件7的轴向端部的外侧上的是根据本发明的相应衬垫1，其中气门杆8的设置有板10的一端从该轴向端部突出，衬垫同轴地围绕引导元件7和气门杆8。

气门2进一步包括在示出的示例中为螺旋类型的弹簧11，该弹簧在其相对轴向端处与板10和衬垫1的一部分(在下面更详细地描述)配合，该部分轴向地压靠在气缸盖5的部分4的轴线A的固定环形表面4a上。

弹簧11适于在气门杆8上产生弹性回复力，例如以使其在对应于致动元件10的位置与控制机构始终保持接触。

特别参考图1、图3和图4，衬垫1相对于当装配时与轴线A重合的轴线具有环形形状。

更准确地说，衬垫1基本上包括密封元件12和支撑件13，密封元件具有环形形状且由弹性体材料制成，支撑件同轴地布置在密封元件12上，以相对于轴线A在径向方向上将密封元件按压在气门2的引导元件7和杆8上。在实践中，密封元件12同轴地介于支撑件13与气门2之间。

特别参考图4和图5，密封元件12在气门杆8的关断元件9的方向上沿着轴线A前进，密封元件首先限定适于允许润滑气门杆8和引导元件7之间的耦接所必需的最少油流量通过的动态密封14，然后限定静态密封15以防止油朝向燃烧室流动。

更详细地，密封元件12由两个彼此相对布置的轴向端盘形截面16和17、内周向表面18以及外周向表面19限定，内周向表面适于部分地与气门杆8配合且部分地与引导元件7配合以提供密封14和15，外周向表面适于与支撑件13耦接且与环形弹性轴环20耦接以将内周向表面18按压在气门杆8上。

在装配状态中，截面16面向控制机构并由气门杆8穿过；在装配状态中，截面17面向燃烧室并由气门杆8和引导元件7穿过。

密封元件12的内周向表面18在截面16附近的位置包括最小直径的截面21，该截面21适于由弹性轴环20径向地按压抵靠在气门杆8上，以限定动态周向密封线(密封14)，该动态周向密封线由于与所述气门杆8的滑动耦接而允许最少量的油流出。

密封元件12的内周向表面18在截面17附近的位置进一步包括基本上圆柱形的带有小波纹的部分22，该部分22适于由支撑件13径向地按压抵靠在引导元件7上，以便限定静态圆柱形密封区域(密封15)。

外周向表面19包括第一部分23和第二部分24，基本上圆柱形的第一部分与内周向表面18的部分22相对并适于与支撑件13配合，第二部分从支撑件13退出并与弹性轴环20配合。

支撑件13优选地由两个不同的环形部件25、26形成，这两个部件通过卡扣固定耦接装置27相对于彼此同轴地安装。

具体地，径向最内侧的部件25在使用中与密封元件12配合，以将密封元件径向地按压在气门2的引导元件7上，而部件26以径向更外侧的位置安装在部件25上，并且，部件26适于在使用中通过气门2的弹簧11的作用而定位在内燃机3的气缸盖5的部分4的固定表面4a上。

在实践中，部件25限定支撑件13与密封元件12相互作用的一部分，而部件26限定用于将所述支撑件13相对于气门2的引导元件7定位在内燃机3的气缸盖5的部分4上的一部分。部件26适于在使用中从气门2的弹簧11接收工作负载，并使衬垫1进入气门上的预期位置。

部件25优选地由金属材料制成，并具有沿着轴线A延伸的基本上圆柱形的形状；具体地，部件25与密封元件12的外周向表面19的部分23配合，并基本上包括：

-轴向端伸展部28，其相对于轴线A径向地向内弯曲，并且，密封元件12的外周向表面19的部分24从该轴向端伸展部28突出；

-相对的轴向端伸展部29，其在轴线A的方向上稍微弯曲，以将密封元件12在轴向上限制在与密封元件的截面17对应的位置；

-第一圆柱形伸展部30，其从轴向端伸展部28延伸；以及

-第二圆柱形伸展部31，其从轴向端伸展部29延伸，其外径和内径小于圆柱形伸展部30的外径和内径，并且，其通过圆锥形连接伸展部32与圆柱形伸展部30连接。

在实践中，部件25具有沿着轴线A从其轴向端伸展部29向其相对的轴向端伸展部28增大的径向尺寸，然后，部件25朝向所述轴线A弯曲而对应于轴向端伸展部28。

部件26由塑料材料制成。优选地，部件26可由具有高性能以及优异的机械和耐热特性的热塑性材料制成，该材料在静态和动态应用中能够呈现金属材料的功能；可以用或可以不用合适的例如有机或无机类型的试剂来增强构成部件26的热塑性材料。

部件26整体地包括环形主体33和扁平环形端部凸缘35，环形主体在示出的示例中具有截锥体形状，适于接收部件25，扁平环形端部凸缘从主体33径向地向外突出，并适于在气门2的弹簧11的轴向推力的作用下与内燃机3的气缸盖5的部分4的固定表面4a抵接地配合。

具体地，部件26由面向轴线A的径向内环形表面36以及与表面36相对的径向外环形表面37限定，凸缘35从该径向外环形表面径向地向外突出。

卡扣固定耦接装置27包括多个接合矛杆(lance)40，在示出的示例中是三个，所述接合矛杆在与轴线A基本上平行的方向上在未变形位置中从与凸缘35轴向相对的主体33的端部边缘39突出。接合矛杆38与主体33是一体的，它们围绕轴线A等角度地隔开，并且从部件25并朝向该部件是弹性柔性的，以与部件25耦接或释放该部件。具体地，每个接合矛杆38在其自由端支撑齿40，齿40适于通过卡口固定与部件25的轴向端伸展部28耦接。

在相应的齿40与附接至主体33的端部边缘39的区域之间的中间位置，每个接合矛杆38还设置有朝向轴线A径向突出且适于与部件25邻接配合的相应突出部41。

参考图1至图4，衬垫1进一步包括与凸缘35不同的突出装置42，该突出装置从支撑件13的部件26向外突出，并适于在使用中与弹簧11配合以保持其相对于轴线A同轴。

具体地，突出装置42布置在凸缘35附近且与凸缘35轴向地隔开。

更详细地，突出装置42包括两个或更多个凸片43，在示出的示例中是三个，其由支撑件13的部件26整体地支承，以悬臂方式从表面37向外突出且围绕轴线A等角度地隔开。

每个凸片43以悬臂方式朝向凸缘35延伸，并具有与部件26的表面37成一体的一个端部44以及与部件26分离且在平行于轴线A的方向上介于端部44与凸缘35之间的一个相对端部45。

更具体地，每个凸片43由一条沿着一侧(端部44)附接至部件26且沿着另一侧与部件26分离的材料形成。

每个凸片43包括部分46和部分47，部分46限定端部45且在相对于表面37更径向向外的位置与轴线A平行地延伸，部分47相对于轴线A倾斜，限定端部44并使端部44连接到部分46。

由根据本发明的教导所提供的衬垫1提供的优点从本发明特征的考察中是显而易见的。

特别地，由于凸片43的存在，弹簧11可始终保持与衬垫1完美地同轴，特别是与支撑件13的塑料部件26完美地同轴。

这在使用中防止弹簧11的金属簧圈与塑料部件26的外环形表面37之间的任何可能的拖曳。

而且，凸片43阻止弹簧11的任何可能的径向位移，从而使弹簧始终居中地按压在部件26的凸缘35上。

最后，显而易见地，在不脱离如在所附权利要求书中阐述的本发明范围的情况下，可对本文描述和示出的衬垫1进行修改和变化。

具体地，部件25也可由塑料材料制成。

而且，突出装置42也可由支撑件13的部件26的表面37上的环构成。

Claims (9)

1.一种用于内燃机(3)的气门(2)的衬垫(1)；所述气门(2)包括引导元件(7)和气门杆(8)，所述引导元件限定通座，所述气门杆能够以滑动方式在所述通座内移动；所述衬垫(1)具有中心轴线(A)并包括：

-可弹性变形的密封元件(12)，其相对于所述轴线(A)具有环形结构，并适于布置在所述气门(2)外部以与所述引导元件(7)和所述气门杆(8)配合；

-支撑件(13)，其相对于所述轴线(A)具有环形结构，同轴地布置在所述密封元件(12)的至少一部分上，使得在使用中，所述密封元件径向地在所述支撑件(13)与所述气门(2)之间被按压；

-端部凸缘(35)，其从所述支撑件(13)径向地向外突出，并构造为在使用中接收在所述衬垫(1)周围延伸的所述气门(2)的螺旋弹簧(11)的弹性负载；以及

-与所述凸缘(35)不同的突出装置(42)，所述突出装置从所述支撑件(13)向外突出，并适于在使用中与所述气门(2)的所述弹簧(11)配合以保持其与所述轴线(A)同轴；

其特征在于，所述突出装置(42)包括两个或更多个凸片(43)，所述两个或更多个凸片由所述支撑件(13)支承，以悬臂方式从所述支撑件(13)的外表面(37)向外突出，并且在使用中与所述气门的所述弹簧(11)配合以保持所述弹簧与所述轴线(A)同轴；所述两个或更多个凸片(43)相对于将所述端部凸缘(35)连接到所述支撑件(13)的边缘径向向外突出。

2.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述突出装置(42)布置在所述凸缘(35)附近。

3.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述凸片(43)与所述支撑件(13)的所述外表面(37)成一体。

4.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述凸片(43)围绕所述轴线(A)成角度地彼此等距地隔开。

5.根据权利要求1所述的衬垫，其中，每个凸片(43)以悬臂方式朝向所述凸缘(35)延伸，并具有第一端部(44)和第二相对端部(45)，所述第一端部与所述支撑件(13)的所述外表面(37)成一体，所述第二相对端部与所述支撑件(13)分离并在与所述轴线(A)平行的方向上介于所述第一端部(44)与所述凸缘(35)之间。

6.根据权利要求5所述的衬垫，其中，每个凸片(43)包括第一部分(46)和第二部分(47)，所述第一部分限定所述第二相对端部(45)并在相对于所述外表面(37)更径向向外的位置与所述轴线(A)平行地延伸，所述第二部分相对于所述轴线(A)倾斜，限定所述第一端部(44)并使所述第一端部连接到所述第一部分(46)。

7.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述支撑件(13)包括第一部分(25)和第二部分(26)，所述第一部分用于与所述密封元件(12)相互作用，所述第二部分用于在使用中将所述衬垫(1)定位在所述内燃机(3)上；其中，所述突出装置(42)和所述凸缘(35)由所述支撑件(13)的所述第二部分(26)支承；并且其中，所述支撑件(13)的所述第一部分和所述第二部分分别是第一部件(25)和第二部件(26)的部分，彼此隔开且通过卡扣固定耦接装置(27)同轴安装。

8.根据权利要求7所述的衬垫，其中，所述第二部件(26)布置在比所述第一部件(25)径向更向外的位置，并且，所述第二部件接收所述第一部件(25)。

9.根据权利要求7所述的衬垫，其中，所述第二部件(26)由塑料材料制成。

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