具有改进的散热能力的用于内燃机的阀的衬垫的制作方法

本申请要求2018年4月4日提交的意大利专利申请第102018000004203号的优先权，其公开内容通过引用并入。

本发明涉及一种用于内燃机的阀的衬垫。

背景技术：

已知的用于车辆的内燃机包括头部，该头部支承一个或多个气缸，在气缸内部进行发动机循环，并且气缸与发动机的各个燃烧室连通。在前述头部上还设置有合适的座，用于将燃烧室与适用于给该燃烧室供应未燃烧的燃料和空气的混合物的管道(进气管道)和适用于将燃烧后的气体从该燃烧室中排出的管道(排气管道)相连。

来自和朝向每个燃烧室的流量由作用于上述座上的合适的阀控制。特别地，每个阀基本上包括引导元件和阀杆，引导元件固定在发动机的头部的腔体内并限定通座，阀杆是可在前述座内在相反的方向上滑动地移动的，并且在一端具有开闭元件以闭合相关的进气或排气管道与对应的燃烧室之间的连接。

阀杆的相对端轴向地从相应的引导元件突出并且从相关的控制装置(例如，凸轮轴)接收致动力。

阀杆在相应的进气或排气管道与对应的燃烧室之间的连接闭合的方向上由螺旋弹簧轴向地加载。

特别地，弹簧环绕阀同轴地安装，并且在与控制装置配合的阀杆的端部附近或该端部处轴向地插入在发动机头部上形成的固定表面和紧固到阀杆上的板之间。

上述类型的阀通常具有用于通常在发动机内循环的润滑油的密封衬垫。该衬垫的一种最常见的已知形式包括支撑或加强构件和环形的密封元件，该支撑或加强构件具有实质上管状的形状并由单片金属材料制成，环形的密封元件由弹性材料制成并插入支撑元件和阀之间。

特别地，密封元件通常包括第一部分和第二部分，第一部分通过其自身的径向内部环形表面与引导元件的在使用中朝向上述控制装置定向的部分的径向外部环形表面配合，第二部分直接与阀杆配合。

上述类型的衬垫广泛用在所有内燃机上，以控制从分配区域流向燃烧室的润滑油的量。除了导致明显高的油耗之外，润滑油的过大流量还会导致发动机效率的降低和车辆催化剂性能的下降。另一方面，流量不足会导致阀的磨损和噪音增加以及局部温度峰值。由于阀杆在引导元件内的卡住，这些现象可能导致阀的过早损坏。

由于密封元件的第一部分作用在相关的阀的引导元件上，已知的密封衬垫提供静态型密封，并且由于密封元件的第二部分与阀杆配合，提供动态型密封。特别地，静态密封必须确保引导元件上有一定程度的径向压缩以避免润滑油向燃烧室泄漏，并且同时保持衬垫就位，而动态密封被设计用于使阀杆和引导元件之间的连接的润滑所需的油流量最小。

支撑元件包括：

-实质上成形为像圆柱形衬套的主要部分，其沿着其整个轴向高度与密封元件配合；

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

-第二环形凸缘，其从主要部分的相对的轴向端部径向地向外延伸，并且适于通过作用于阀杆上的弹簧而被推靠在马达的头部的上述固定表面上。

支撑元件的第二环形凸缘限定了用于弹簧的轴向端部的抵接表面，并且从弹簧接收正常的操作载荷。

第二环形凸缘还允许衬垫在阀上的期望位置被致动。

在意大利实用新型专利第0000281466号中公开了上述类型的衬垫的例子。

所公开的方案虽然在功能上有效，但是它可以进行进一步改进，特别是在阀操作期间在衬垫内产生的热量的排出方面。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于内燃机的阀的衬垫，其能够以简单且便宜的方式满足上述需要。

由于本发明涉及根据权利要求1限定的内容的用于内燃机的阀的衬垫，上述目的通过本发明实现。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面仅以非限制性例子并参照附图描述优选的实施方式，其中：

图1示出了根据本发明制作并安装在内燃机的阀上的衬垫的轴向剖视图；

图2以轴向截面和放大的比例示出了图1的衬垫；

图3示出了图2的衬垫的部件的轴向剖视图；以及

图4示出了图3的部件的立体图。

具体实施方式

参照图1和图2，“1”总体上表示根据本发明的用于内燃机3的阀2的密封件，内燃机3本身是已知并且在图1中仅在用于理解本发明所需的程度上示出。

更详细地，图1仅在头部5的部分4方面示出了发动机3，头部5的部分4以已知的方式限定了燃烧室(在图1中不可见，但设置在所示的头部5的部分4的下方)，在燃烧室内，燃料在助燃空气的存在下被氧化，以将燃料中含有的化学能转化为压力能。

燃烧室以已知的方式通过其开口接收包含燃料和助燃空气的混合物，并在燃烧过程结束时通过另一个开口排出气体和燃烧空气。

来自和朝向燃烧室的流量由作用在燃烧室的上述开口上的上述类型的相应的阀2控制。

为了简便起见，下面的描述将指的是单个阀2。然而，显然发动机3中使用的这种类型的每个阀都具有所描述的相同特性。

参照图1，阀2容纳在具有轴线a的通座6中，通座6形成在头部5的部分4中并且通常包含润滑油。

阀2包括压配合在座6内的管状的引导元件7以及可在引导元件7内沿轴线a在相反的方向上移动的滑动阀杆8。

更详细地，阀杆8从引导元件7的相对的两侧轴向地突出并且在其相对的轴向端部处分别设置有开闭元件9和致动元件或板10，开闭元件9以流体密封的方式接合燃烧室中的相关开口，致动元件或板10接收来自控制机构的致动力，该控制机构本身是已知的并且没有示出，例如凸轮轴。

同轴地环绕引导元件7和阀杆8的根据本发明的衬垫1在外部装配在引导元件7的轴向端部上，阀杆8的设置有板10的端部从该轴向端部突出。

阀2还包括弹簧11，弹簧11在所示的情况下为螺旋型，在其自身相对的轴向端部处与板10和衬垫1的一部分配合(下面更详细地描述)，衬垫1的该部分轴向地压靠在头部5的具有轴线a的部分4的环形固定表面4a上。

弹簧11在阀杆8上产生弹性恢复力，以使阀杆8在板10处始终与控制机构接触。

参照图1和图2，在组装状态下，衬垫1相对于与轴线a重合的轴线具有环形形状。

更具体而言，衬垫1基本上包括密封元件12和支撑元件13，密封元件12具有环形形状并由弹性材料制成，支撑元件13同轴地设置在密封元件12上，以将密封元件12在相对于轴线a的径向方向上按压在引导元件7和阀2的阀杆8上。密封元件12同轴地插入支撑元件13和阀2之间。

首先，在沿着轴线a朝向阀杆8的开闭元件9行进的方向上，密封元件12限定动态型密封部14，该密封部14允许用于阀杆8和引导元件7之间的联接的润滑所需的最小油流量通过，然后密封元件12限定静态型密封部15，以防止油流向燃烧室。

更详细地(图2)，密封元件12由两个相对的环形的盘状部分16、17、内周表面18和外周表面19界定，盘状部分16、17具有轴向端部，内周表面18部分地与阀杆8配合并且部分地与引导元件7配合以形成密封部14和15，外周表面19与支撑元件13配合并且具有弹性的环形套环20，以将内周表面18按压在阀杆8上。

在组装状态下，部分16朝向板10定向，并且被阀杆8穿过；在组装状态下，部分17朝向燃烧室定向，并且与引导元件7接触，阀杆8在引导元件7中滑动。

密封元件12的内周表面18在与部分16邻接的位置包括具有最小直径的部分21，该部分21由弹性套环20径向地压靠在阀杆8上以限定动态型的周向密封线(密封部14)，由于与阀杆8的滑动联接，因此该周向密封线使油流的逸出最小。

密封元件12的内周表面18在与部分17邻接的位置还包括具有小起伏的大致圆柱形的部分22，该部分22被支撑元件13径向地压靠在引导元件7上以限定静态型的圆柱形的密封区域(密封15)。

密封元件12的内周表面18还在部分21和部分22之间的插入位置包括另外的部分23，该另外的部分23以悬臂的方式承载与阀2的阀杆8配合的气密唇缘24。

唇缘24具有实质上截头圆锥的形状，其具有轴线a，该唇缘24的截面在相对于使用中由朝向部分21的气体产生的压力的相反的方向上减小。在所示的情况下，唇缘24朝向部分22具有减小的截面。

如图1和图2所示，唇缘24在其具有较大截面的部分处连接至密封元件12的内周表面18的部分23。该连接在唇缘24和密封元件12的内周表面18之间限定一种虚拟铰接。

密封元件12的外周表面19在内周表面18的部分21和部分23之间的轴向插入位置限定凹部25，该凹部的功能将在下面说明。凹部25将外周表面19分成朝向部分16延伸的用于容纳弹性套环20的部分26以及朝向部分17延伸的细长部分27，该细长部分27适于通过凹部25与支撑元件13联接在一起。

参照图1至图4，支撑元件13优选由通过卡合联接装置32同轴地安装的两个不同的环形部件30、31形成。

特别地，径向最内侧的部件30在使用中与密封元件12配合以将其径向地按压在阀2的引导元件7上，而部件31在部件30上安装在径向最外侧的位置并且在使用中通过阀2的弹簧11而定位在发动机3的头部5的部分4的固定表面4a上。

部件30限定支撑元件13与密封元件12的相互作用部分，而部件31限定支撑元件13在发动机3的头部5的部分4上相对于阀2的引导元件7的定位部分。部件31接收来自阀2的弹簧11的操作载荷，并使衬垫1进入阀2上的所需位置。

在使用中，部件30、31都安装成在外部环绕由引导元件7和阀2的阀杆8形成的组件。

特别是参照图2，部件30优选由金属材料制成，并且由沿轴线a伸长的近似圆柱形的衬套组成。特别地，部件30与密封元件12的外周表面19的部分27配合，并且基本上包括：

-环形的盘状的第一端部33，其相对于轴线a在径向方向上延伸，在使用中部分地嵌入密封元件12的凹部25中，并且密封元件12的外周表面19的部分24从该端部33突出；

-相对的第二端部34，其朝向轴线a略微弯曲，以便在该密封元件12的部分17处轴向地保持密封元件12；

-第一圆柱形部分35，其从端部33的径向外端朝向端部34以悬臂的方式延伸；以及

-从端部34延伸的第二圆柱形部分36，该第二圆柱形部分36的外径和内径小于圆柱形部分35的外径和内径，并且该第二圆柱形部分36通过锥形连接部分37连接至圆柱形部分35。

从部件30的端部34开始，部件30相对于轴线a具有增大的径向尺寸，然后在相对的端部33处在密封元件12的凹部25内径向弯曲。

锥形连接部分37在相对于与密封元件12配合的一侧的相对的一侧上限定环形肩部38，该环形肩部的功能将在下面说明。

参照图2、图3和图4，部件31由塑料材料制成。优选地，部件31可以由具有优异的机械和耐热性能的、能够在静态和动态应用中代替金属材料的功能的高性能热塑性材料制成。构成部件31的热塑性材料可以用或不用合适的试剂增强，该试剂例如是有机或无机类型的试剂。

部件31一体地包括环形主体40和平坦的环形端部凸缘41，环形主体40在所示的情况下略微为截头圆锥形，具有轴线a，并且环绕部件30，平坦的环形端部凸缘41从主体40径向地向外突出，并且在阀2的弹簧11的轴向推力下，在发动机3的头部5的部分4的固定表面4a上抵接地配合。

根据没有示出的可能的替代方式，主体40也可以具有圆柱形形状，其具有轴线a。

部件31沿轴线a的延伸部大于部件30的延伸部。事实上，部件30仅与部件31的与凸缘41相对的端部相互作用。

特别地，主体40具有由朝向轴线a定向的径向内表面42和与表面42相对的径向外表面43界定的截头圆锥形或圆柱形的侧壁40a，凸缘41从径向外表面43径向地向外突出。

部件31、更确切而言是主体40具有径向叠加在部件30上的环形的第一部分31a以及环形的第二部分31b，环形的第二部分31b从部件30轴向突出并且相对于部件30是径向自由的，因为它不与部件30相互作用。

有利地，主体40的侧壁40a具有一个或多个贯穿的窗口46，这些窗口在所示的情况下为三个，以允许在阀2的操作期间从衬垫1排出热量。

优选地，窗口46关于轴线a成角度地等距。

特别地，每个窗口46大部分沿着部件31的主体40的部分31b延伸，以便有效地处理在使用中产生的热量。

主体40还具有环形边缘44，该环形边缘44与凸缘41轴向间隔开，并朝向轴线a径向突出，并且限定用于部件30的端部33的轴向支座。

卡合联接装置32包括两个或更多个钩状突起45，这些钩状突起在所示的情况下为三个，关于轴线a成角度地等距，在主体40的相应的贯通的窗口46内从环形边缘44朝向凸缘41以悬臂的方式延伸，并且与部件30接触地配合，以使该部件抵接地保持在环形边缘44上。

在附图所示的例子中，环形边缘44限定主体40的与凸缘41轴向相对的端部。

钩状突起45与主体40为一体，并且在其自由端处具有相应的止动齿48，止动齿48朝向轴线a突出并且被构造为在部件30的外部环形肩部38上抵接地配合。

钩状突起45在不变形的位置上大致平行于轴线a延伸(图2至图4)，并且可从部件30且朝向部件30弹性地弯曲以与该部件30的环形肩部38卡合联接。

每个窗口46在一侧由环形边缘44界定，并在相对的一侧由凸缘41界定。更确切地说，每个窗口46具有第一部分49和尺寸减小的第二部分50，第一部分49沿主体40大致在其整个轴向高度上延伸，第二部分50沿着凸缘41的径向深度的一部分延伸。

通过考虑根据本发明的要求制作的衬垫1的特性，本发明能获得的优点是显而易见的。

特别地，由于窗口46的存在，它允许在使用中获得有效的处理/散发在阀2的操作期间产生的热量。

最后，清楚的是，可以对这里描述和示出的衬垫1进行修改和变化，这些修改和变化不超出随附权利要求所限定的保护范围。

特别地，部件30也可以由塑料材料制成。

此外，支撑元件13可以由单个环形体一体地构成，该单个环形体沿其侧壁设置有一个或多个贯通的窗口。