CN103225523A

CN103225523A - 用于高温和高压应用的发动机排气阀杆密封件

Info

Publication number: CN103225523A
Application number: CN2013100372955A
Authority: CN
Inventors: H.W.古延
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-07-31
Also published as: DE102013201033A1

Abstract

一种排气阀杆密封组件，其包括壳体和联接至壳体的弹性密封件。弹性密封件包括用于密封排气阀杆的杆密封部分。杆密封部分包括径向向内地延伸的气封唇。壳体包括截头锥形肩部，其朝向阀门轴线径向向内延伸至远端边缘。所述截头锥形肩部限定了相对于垂直于阀门轴线的平面的一角度，所述角度在5°至45°的范围之间。截头锥形肩部的远端边缘设置在气封唇的后面且沿阀门轴线与气封唇基本上对齐。

Description

用于高温和高压应用的发动机排气阀杆密封件

技术领域

本发明大致涉及一种用于内燃发动机的排气阀杆密封组件。

背景技术

在一些内燃发动机中，阀门引导件定位在内燃发动机的汽缸盖内，以在往复运动中引导排气阀。阀门引导件支撑和引导排气阀的杆，用于沿阀门轴线轴向地运动。在阀门引导件和排气阀杆之间提供间隙，以便允许阀门引导件和排气阀杆之间的自由运动。杆密封组件联接至阀门引导件，并密封住排气阀杆，以防止燃烧气体通过排气阀杆与阀门引导件之间的间隙逃逸。排气阀杆密封组件进一步将油配量至阀门引导件中，以在阀门杆和阀门引导件之间润滑。

杆密封组件通常包括支撑弹性密封件的钢壳体。当承受高温和高排气压力时，弹性密封件膨胀。弹性密封件的这种热膨胀降低了弹性密封件保持油流至阀门引导件的能力，这可能导致阀门引导件的过度磨损。

发明内容

提供了一种用于发动机的排气阀杆的密封组件。所述密封组件包括壳体，所述壳体具有环形本体部分，所述环形本体部分沿阀门轴线在第一轴向端和第二轴向端之间延伸。环形本体部分进一步限定出内部。弹性密封件联接至壳体。弹性密封件包括引导件密封部分、杆密封部分和肩部部分。引导件密封部分设置在环形本体部分的内部用于接合阀门引导件。杆密封部分沿阀门轴线延伸离开壳体和环形本体部分的第二轴向端，用于接合阀杆。肩部部分互连引导件密封部分和接近于环形本体部分的第二轴向端的杆密封部分。杆密封部分包括气封唇，所述气封唇朝向阀门轴线径向向内地延伸并朝向环形本体部分的第一轴向端延伸。弹性密封件的肩部部分和气封唇之间限定出空腔。壳体包括截头锥形肩部，所述截头锥形肩部从环形本体部分的第二轴向端延伸至截头锥形肩部的远端边缘。截头锥形肩部朝向阀门轴线径向向内地延伸并延伸离开环形本体部分的第一轴向端。

提供了一种用于发动机的排气阀杆密封组件。所述排气阀杆密封组件包括壳体，所述壳体具有环形本体部分，所述环形本体部分沿阀门轴线在第一轴向端和第二轴向端之间延伸。环形本体部分限定出内部。弹性密封件联接至壳体。弹性密封件包括引导件密封部分、杆密封部分和肩部部分。引导件密封部分设置在环形本体部分的内部内，用于接合阀门引导件。杆密封部分沿阀门轴线延伸离开壳体和环形本体部分的第二轴向端，用于接合阀杆。肩部部分互连引导件密封部分和杆密封部分。杆密封部分包括气封唇，所述气封唇朝向阀门轴线并朝向环形本体部分的第一轴向端径向向内地延伸。弹性密封件的肩部部分和气封唇之间限定出空腔。壳体包括截头锥形肩部，所述截头锥形肩部从环形本体部分的第二轴向端延伸至远端边缘。截头锥形肩部朝向阀门轴线径向向内地延伸并延伸离开环形本体部分的第一轴向端至远端边缘。截头锥形肩部的远端边缘沿阀门轴线与气封唇基本上对齐。截头锥形肩部限定了相对于垂直于阀门轴线的平面的一角度，所述角度处于5°和45°的范围之间。

相应地，壳体的截头锥形肩部从壳体的环形本体部分朝向气封唇成角度，并从环形本体部分的第二轴向端延伸至截头锥形肩部的远端边缘，所述远端边缘就定位在气封唇的后面。如此，当弹性密封件的杆密封部分响应于高温和高压而膨胀时，截头锥形肩部的远端边缘起到铰链或枢轴的作用，以允许弹性密封件的杆密封部分膨胀并旋转离开排气阀的杆，从而保持气封唇的合适的形状和配置，且防止位于气封唇后面的空腔坍塌。通过保持气封唇的合适的形状和配置，和通过防止空腔坍塌，润滑油可以合适地配量经过气封唇进入阀门引导件和排气阀杆之间的间隙，用于二者之间的润滑。

从下文中对实现本发明的最佳模式的有附图的详细描述可知，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是很明显的。

附图说明

图1是排气阀杆密封组件的示意性局部截面图，所述排气阀杆密封组件密封抵靠由阀门引导件支撑的阀杆。

图2是排气阀杆密封组件的示意性截面图。

图3是排气阀杆密封件的示意性放大片段截面图。

具体实施方式

本领域技术人员将认识到，诸如“上”、“下”、“向上”、“向下”、“顶”、“底”等术语是用于描述附图，不代表对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

参考附图，其中相同的附图标记在若干幅视图中指示相同的部件，密封组件大致在20处显示。密封组件20可称为排气阀杆密封组件20。

参考图1，阀门引导件22设置在汽缸盖24的孔23内。阀门引导件22限定了中心孔25，所述中心孔25可滑动地支撑排气阀28的杆26，用于沿阀门轴线30的往复运动。阀门轴线30沿杆26的纵向中心定位。密封组件20联接或附接至阀门引导件22。

还参考图2和3，密封组件20包括支撑弹性密封件34的壳体32。壳体32包括环形本体部分36，所述环形本体部分36沿阀门轴线30在环形本体部分36的第一轴向端38和第二轴向端40之间延伸。环形本体部分36包括大致管形形状，且限定出内部42。壳体32包括截头锥形肩部44，所述肩部44从环形本体部分36的第二轴向端40延伸至远端边缘46。截头锥形肩部44朝向阀门轴线30径向向内延伸，且还远离环形本体部分36的第一轴向端38延伸至远端边缘46。截头锥形肩部44包括截头锥形形状，其大致被限定为去除了锥顶的锥形形状。尽管截头锥形肩部44显示为包括平的截面，应该理解的是，截头锥形肩部44可替换地包括稍微弯曲的截面形状，例如但不局限于稍微凸起的截面形状。凸缘48从环形本体部分36的第一轴向端38径向向外延伸离开阀门轴线30。

参考图3，截头锥形肩部44的截面大致沿平面49设置。平面49相对于垂直于阀门轴线30的平面50设置，以在其之间限定角度52。截头锥形肩部44的平面49和平面50之间的角度52优选地在5°和45°的范围之间。壳体32可包括金属和由金属制造，例如但不局限于钢。然而，壳体32可由一些其他合适的材料制造。

弹性密封件34联接至壳体32。弹性密封件34包括弹性体和由弹性体制成，所述弹性体适合用来在高温和高压的环境下密封抵靠排气阀28的杆26和阀门引导件22。弹性密封件34包括引导件密封部分54、杆密封部分56和肩部部分58。引导件密封部分54设置在壳体32的环形本体部分36的内部42内。引导件密封部分54以与阀门引导件22密封/摩擦接合的方式接合阀门引导件22。杆密封部分56沿阀门轴线30延伸离开壳体32和环形本体部分36的第二轴向端40。因此，杆密封部分56从环形本体部分36的第二轴向端40沿与环形本体部分36的第一轴向端38相反的方向延伸。因此，杆密封部分56不被壳体32绕阀门轴线30径向约束，由此允许杆密封部分56响应于增加的温度和压力而径向膨胀。如图所示，夹紧盘簧夹（garter springclip）60设置在由弹性密封件34的杆密封部分56限定的沟槽62内，以径向地偏压杆密封部分56抵靠排气阀28的杆26。杆密封部分56以与排气阀28的杆26密封接合的方式接合排气阀28的杆26。肩部部分58互连引导件密封部分54和杆密封部分56，且设置为邻近壳体32的环形本体部分36的第二轴向端40。

如图3较佳所示，杆密封部分56包括气封唇（gas lip）64。气封唇64密封抵靠排气阀28的杆26，以防止气体通过排气阀28的杆26和阀门引导件22之间的接口逃逸。尽管气封唇64防止气体沿箭头66指示的方向逃逸，但气封唇64允许润滑油沿与箭头66相反的方向经过，以润滑排气阀28的杆26和阀门引导件22之间的接口。气封唇64朝向阀门轴线30径向向内延伸，且朝向环形本体部分36的第一轴向端38延伸。气封唇64与弹性密封件34的肩部部分58分隔开，以限定气封唇64与肩部部分58之间的空腔68。

如图3较佳所示，截头锥形肩部44的远端边缘46被定位为沿阀门轴线30与气封唇64大致对齐。换句话说，截头锥形肩部44的远端边缘46设置在气封唇64的径向向侧，且与气封唇64设置在沿阀门轴线30大约相同的轴向位置处。优选地，截头锥形肩部44的远端边缘46在沿阀门轴线30测得的气封唇64的轴向距离内。所述轴向距离等于沿阀门轴线30测得的在气封唇64的底部边缘或下边缘78与空腔68的顶部边缘或上边缘80之间的距离76的二倍。优选地，但非必需地，截头锥形肩部44的远端边缘46的下表面82与环形本体的第一轴向端38间隔开距离70，所述距离70在可接受的制造公差内等于或小于气封唇64的基部的下边缘84和环形本体的第一轴向端38之间的距离72。气封唇64的基部是气封唇64附接至杆密封部分56且从杆密封部分56延伸的大致位置，其大致由虚线74指示。

通过将气封唇64定位在沿阀门轴线30与截头锥形肩部44的远端边缘46大约相同的轴向位置处，远端边缘46起到铰链或枢轴的作用，以允许杆密封部分56向上旋转并离开壳体32。更具体地，截头锥形肩部44允许弹性密封件34的杆密封部分56响应于弹性密封件34的热膨胀而径向向外离开阀门轴线30并轴向离开壳体32的环形本体部分36的第一轴向端38旋转。允许杆密封部分56以此方式旋转保持了排气阀28的杆26和气封唇64之间的基本上恒定的压力和接触宽度，这在高温和高压环境中保持了气封唇64的合适功能。

详细的描述和附图或视图是对本发明的支持和描述，但本发明的保护范围仅由权利要求来限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims

1.一种用于发动机的排气阀杆的密封组件，该密封组件包括：

壳体，具有环形本体部分，所述环形本体部分沿阀门轴线在第一轴向端和第二轴向端之间延伸，且限定出内部；

弹性密封件，联接至所述壳体且包括引导件密封部分、杆密封部分和肩部部分，所述引导件密封部分设置在环形本体部分的内部内以接合阀门引导件，所述杆密封部分沿阀门轴线延伸离开壳体和环形本体部分的第二轴向端以接合阀杆，所述肩部部分互连引导件密封部分和杆密封部分；

其中杆密封部分包括气封唇，所述气封唇朝向阀门轴线径向向内延伸并朝向环形本体部分的第一轴向端延伸，并且所述杆密封部分在气封唇与弹性密封件的肩部部分之间限定出空腔；且

其中壳体包括截头锥形肩部，所述截头锥形肩部从环形本体部分的第二轴向端朝向阀门轴线径向向内地延伸且远离环形本体部分的第一轴向端延伸至远端边缘。

2.如权利要求1所述的密封组件，其中截头锥形肩部的远端边缘沿阀门轴线与气封唇基本上对齐。

3.如权利要求2所述的密封组件，其中截头锥形肩部的远端边缘在气封唇沿阀门轴线的轴向距离内，且其中所述轴向距离等于沿阀门轴线测量的在气封唇的下边缘与空腔的上边缘之间的距离的二倍。

4.如权利要求1所述的密封组件，其中截头锥形肩部的截面基本上沿平面设置，且其中截头锥形肩部的截面的平面相对于垂直于阀门轴线的平面限定出一角度，所述角度处于5°和45°的范围之间。

5.如权利要求1所述的密封组件，其中截头锥形肩部被配置为允许弹性密封件的杆密封部分响应于弹性密封件的热膨胀径向向外地离开阀门轴线且轴向地离开壳体的环形本体部分的第一轴向端旋转，以保持气封唇和阀杆之间基本上恒定的压力和接触宽度。

6.如权利要求1所述的密封组件，其中截头锥形肩部的远端边缘与环形本体的第一轴向端隔开一距离，该距离等于或小于气封唇的基部和环形本体的第一轴向端之间的距离。

7.如权利要求1所述的密封组件，其中壳体包括金属且由金属制成。

8.如权利要求1所述的密封组件，其中弹性密封件包括弹性体且由弹性体制成。