DE102006004515A1

DE102006004515A1 - Dosiereinrichtung für Schmieröl bei Ventilen

Info

Publication number: DE102006004515A1
Application number: DE102006004515A
Authority: DE
Inventors: Ingobert Adolf; Michael Greil; Ludwig KLÄSER-JENEWEIN
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-02-02
Also published as: AT503179B1; US20070175705A1; AT503179A3; AT503179A2; US7918317B2; DE102006004515B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schmieröl-Dosiereinrichtung für Ventile in Zylinderköpfen von Kolbenmotoren, wobei die Ventile jeweils mit einem Ventilschaft (1) und die Zylinderköpfe mit Bohrungen (2) versehen sind, in denen je ein Ventilschaft (1) führbar ist und mindestens eine Dichtung (4, 5a) zwischen Bohrung (2) und Ventilschaft (1) vorgesehen ist. Voneinander beabstandete erste und zweite Dichtungen (4, 5a, 4a, 5, 5b) sind zwischen Bohrung (2) und Ventilschaft (1) und mindestens eine zwischen die ersten und zweiten Dichtungen (4, 5a, 4a, 5, 5b) einmündende Schmierölzufuhrleitung (8) vorgesehen. Die ersten und zweiten Dichtungen (4, 5a, 4a, 5, 5b), Bohrung (2) und Ventilschaft (1) bilden ein Schmierölreservoir (S, H, H₂) und die zweite Dichtung (4a, 5, 5b) lässt in Abhängigkeit von der Hubbewegung des Ventilschafts (1) Schmieröl dosiert passieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmieröl-Dosiereinrichtung für Ventile mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Ventile in herkömmlichen Zylinderköpfen von Kolbenmotoren sind in zylindrischen Bohrungen gleitend geführt, in denen die Ventile abrasivem Verschleiß ausgesetzt sind, der durch die Zugabe von Schmiermittel günstig beeinflusst werden kann. So wird zur Abhilfe dieses Verschleißes mittels einer Dosierpumpe Motorschmieröl vor die Einlassventile gefördert oder durch eine Bohrung die Auslassventilführung direkt mit Drucköl aus dem Ölkreislauf des Kolbenmotors versorgt. Zur Verringerung schädlicher Emissionen durch die Verbrennung zu großer Mengen an Schmieröl und zur Verringerung des Durchblasens von Luft, Luft-Kraftstoffgemisch oder Abgas aus dem Zylinder des Kolbenmotors durch den Spalt zwischen Bohrung und Ventil werden auf oder in der Bohrung als Ventilschaftabdichtungen ausgebildete Kappen oder O-Ringe an Kolbenmotoren des Standes der Technik eingesetzt.

Bekannt ist aus der G 90 00 671.2 eine Schmiereinrichtung für Ventile eines Kolbenmotors, bei der zur Steuerung des Schmiermitteldurchsatzes zwischen Ventilschaft und Bohrung ein Dichtring mit Dichtlippe vorgesehen ist.

Aus der JP 59049307 ist eine Schmiereinrichtung für Ventile bekannt, die zwischen Ventilschaft und zylindrischer Bohrung mit je einem Dichtring versehen sind. Der Dichtring ist in einer Nut der zylindrischen Bohrung axial beweglich angeordnet und wird zur akuraten Förderung von Schmiermittel mit dem Hub des Ventils vom Ventilschaft mittels Reibung in der Nut hin und her bewegt, wobei Schmiermittel aus einem größeren oberen Spalt in einen kleineren unteren Spalt zwischen Ventilschaft und zylindrischer Bohrung gepumpt werden soll.

Aus der DE 29 35 260 A1 ist es bekannt, eine Dichtung zur Montage auf dem Ende eines zylindrischen Führungsvorsprungs eines Ventilschafts vorzusehen. Diese Dichtung weist einen steifen Dichtungskörper mit einem ringförmigen Schürzenabschnitt auf, der den Führungsvorsprung umgibt, eine obere im wesentlichen zylindrische Wand, die mit dem Schürzenabschnitt verbunden ist, eine radial nach innen verlaufende Rippe an der Innenfläche der Wand und ein elastisches Insert, das mit einer äußeren Ringnut die Rippe aufnimmt, wobei zwischen Rippe und äußerer Ringnut ein Ölreservoir vorgesehen ist. Beim Hin- und Herbewegen des Ventilschafts wird das elastische Insert über Reibung mitgenommen und öffnet und schließt das Ölreservoir zwischen Rippe und äußerer Ringnut nach oben zur Ölversorgung vom Ventiltrieb und nach unten zur Ölabgabe in den Spalt zwischen Ventilschaft und zylindrischer Bohrung zum Ventilsitz hin.

Aus der DE 28 28 981 A1 ist eine Ventilschaft-Dichtung am Ende eines zylindrischen Ventilführungsansatzes bekannt. Ein ringförmiger Hülsenabschnitt umgibt einen Ventilführungsabschnitt. Eine quer verlaufende Wand liegt am oberen Ende an einer Oberseite des Ventilführungsansatzes und dichtend am Ventilschaft an. Die quer verlaufende Wand weist eine Innenfläche auf, die mit zwei im axialen Abstand zueinander ange ordneten ringförmigen Dichtungsabschnitten versehen ist, die von einer an die Oberseite des Ventilführungsansatzes angrenzenden Ringnut getrennt sind. Die Unterseite der quer verlaufenden Wand schneidet den unteren Dichtungsabschnitt so, dass eine scharfe Ecke gebildet wird. Eine nach oben und außen schräg verlaufende innere Fläche erstreckt sich zur Oberseite der quer verlaufenden Wand und ruft eine kapillare Ölströmung zu den Dichtungsabschnitten hervor.

Die Ventilschaftabdichtungen des Standes der Technik beeinträchtigen in unterschiedlichem Maße die Schmiermittelversorgung der Ventilführung und zumindest bei Einlassventilen auch die Schmiermittelversorgung des Ventiltellers, so dass erhöhter Verschleiß an Ventilschaft, Ventilführung, Ventilteller und/oder Ventilsitzring die Folge sein kann. Insbesondere die Dosierung der Schmiermittelmenge je Ventilführung ist unbefriedigend und/oder die Kosten derartiger Schmiermittelversorgungen sind zu hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine technisch einfache und damit kostengünstige Schmieröl-Dosiereinrichtung für Ventile zu schaffen, mit der jedes Ventil in Zylinderköpfen von Kolbenmotoren mit einer definierten Menge an Schmiermittel versorgt werden kann.

Die Lösung erfolgt mit einer Schmieröl-Dosiereinrichtung für Ventile in Zylinderköpfen von Kolbenmotoren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Gemäß der Erfindung ist eine Schmieröl-Dosiereinrichtung für Ventile in Zylinderköpfen von Kolbenmotoren vorgesehen, wobei die Ventile jeweils mit einem Ventilschaft und die Zylinderköpfe mit Bohrungen versehen sind. In den Bohrungen ist je ein Ventilschaft führbar. Voneinander beabstandete erste und zweite Dichtungen sind zwischen Bohrung und Ventilschaft vorgesehen. Zwischen die ersten und zweiten Dichtungen mündet mindestens eine Schmierölzufuhrleitung ein. Der Raum zwischen ersten und zweiten Dichtungen, Bohrung und Ventilschaft bildet ein Schmierölreservoir. Die erste, zum oberen Ende des Ventilschafts gewandte Dichtung bildet eine absolute Barriere für das Schmieröl zwischen erster und zweiter Dichtung, Bohrung und Ventilschaft. Die zweite, zum Ventilsitz gewandte Dichtung kann in Abhängigkeit von der Hubbewegung des Ventilschafts vom Schmieröl passiert werden und legt dabei ohne zusätzlichen apparativen Aufwand, wie Z. B. Dosierpumpe, ein exakt definiertes Schmierölvolumen fest, das sowohl zur Schmierung eines Schmierspalts zwischen Ventilschaft und Bohrung als auch zur Schmierung des Ventilsitzes dienen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Bohrung in einem Gehäuse auf dem Zylinderkopf vorgesehen für vereinfachte Fertigung der Schmieröl-Dosiereinrichtung.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung einer ersten Alternative der Erfindung sind die voneinander beabstandeten ersten und zweiten Dichtungen in der Bohrung gehalten und ist im Ventilschaft mindestens eine als Schmierölreservoir ausgebildete Nut vorgesehen, deren Erstreckung in axialer Richtung des Ventilschafts kleiner ist als der Abstand zwischen den ersten und zweiten Dichtungen. Bei geschlossenem Ventil liegt die Nut vollständig zwischen den ersten und zweiten Dichtungen und aus der Schmierölzufuhrleitung zugeführtes Schmieröl kann nicht aus dem Schmierölreservoir austreten in den Spalt zwischen Ventilschaft und Bohrung in Richtung Ventilsitz. Bei geöffnetem Ventil passiert die Nut im Ventilschaft die zweite Dichtung und aus der Schmierölzufuhrleitung zugeführtes Schmieröl kann aus dem Schmierölreservoir dosiert an der zweiten Dichtung vorbei zur Schmierung in den Spalt zwischen Bohrung und Ventilschaft zum Ventilsitz hin austreten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung als zweite Alternative der Erfindung ist die mindestens eine Nut als Durchgangsbohrung durch den Ventilschaft ausgebildet, die mit einem stumpfen Winkel zur Achse des Ventilschafts geneigt ist, so dass die Durchgangsbohrung bei geschlossenem Ventil vollständig zwischen den ersten und zweiten Dichtungen liegt und die dem Ventilsitz zugewandte Austrittsöffnung der Durchgangsbohrung bei geöffnetem Ventil die zweite Dichtung in Richtung zum Ventilsitz passiert, so dass aus der Schmierölzufuhrleitung zugeführtes Schmieröl aus dem Schmierölreservoir dosiert an der zweiten Dichtung vorbei zur Schmierung in den Spalt zwischen Bohrung und Ventilschaft zum Ventilsitz hin austreten kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der der Erfindung steht die Schmierölzufuhrleitung unter Überdruck, so dass Strömen von Luft, Luft-Kraftstoffgemisch oder Abgas aus dem Zylinder des Kolbenmotors durch den Spalt zwischen Bohrung und Ventilschaft verhindert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung einer dritten Alternative der Erfindung ist die erste Dichtung in der Bohrung und die zweite, vorzugsweise als Dichtring ausgebildete Dichtung im Ventilschaft gehalten, so dass im Betrieb des Kolbenmotors das von erster und zweiter Dichtung, Bohrung und Ventilschaft gebildete Volumen eines Schmierölreservoirs H₂ durch die zweite Dichtung mit der Bewegung des Ventilschafts variiert wird. Die erste Dichtung dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung lässt aus dem Schmierölreservoir kein durch die Schmierölzufuhrleitung zugeführtes Schmieröl passieren. Wenn sich das Ventil öffnet, vergrößert die zweite Dichtung durch ihre Abwärtsbewegung das Volumen des Schmierölreservoirs H₂, in das aus der Schmieröl-zufuhrleitung Schmieröl nachgefüllt wird. Die zweite Dichtung ist während der Schließbewegung des Ventils, bei der die zweite Dichtung durch ihre Aufwärtsbewegung das Schmieröl-reservoirs H₂ verkleinert, durchlässig für eine definierte Menge Schmieröl in Richtung eines ebenfalls durch die zweite Dichtung mit der Bewegung des Ventilschafts variierten Schmieröl-Dosiervolumens H₁, das von der Bohrung im Gehäuse, der zweiten Dichtung, einem radialen Absatz zwischen der Bohrung mit Durchmesser d₂ im Gehäuse und der Bohrung mit Durchmesser d₁ im Zylinderkopf und Ventilschaft begrenzt wird und sich während der Schließbewegung des Ventils vergrößert. In Richtung der Öffnungsbewegung des Ventils ist die zweite Dichtung für Schmieröl undurchlässig, so dass der zweiten Dichtung bei jedem Schließen des Ventils eine Dosierfunktion und bei jedem Öffnen des Ventils anschließend eine Förderfunktion für das dosierte Schmieröl aus dem Schmieröl-Dosiervolumens H₁ zur Schmierung des Spalts zwischen Bohrung und Ventilschaft in Richtung zum Ventilsitz zukommt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der dritten Alternative der Erfindung ist die Schmierölzufuhrleitung mit einer selbsttätige Absperrvorrichtung, vorzugsweise einem Rückschlagventil, versehen so dass Strömen von Luft, Luft-Kraftstoffgemisch oder Abgas aus dem Zylinder des Kolbenmotors durch den Spalt zwischen Bohrung und Ventilschaft verhindert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der dritten Alternative der Erfindung ist die zweite, als Dichtring ausgebildete Dichtung mit einer bis zur Bohrung reichenden Dichtlippe versehen, die auf Druck vom oberen Ende des Ventilschafts Schmieröl zwischen Bohrung und Ventilschaft passieren lässt und auf Druck vom unteren Ende des Ventilschafts an der Bohrung anliegt und kein Schmieröl oder Luft, Luft-Kraftstoffgemisch oder Abgas aus dem Zylinder des Kolbenmotors zwischen Bohrung und Ventilschaft passieren lässt. Die zweite Dichtung ist vorzugsweise in einer Nut im Ventilschaft gehalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung einer vierten Alternative der Erfindung ist der Innendurchmesser des Gehäuses an dessen oberem Ende radial und koaxial zum Ventilschaft aufgeweitet zu einem Vorratsraum für Schmieröl. Die erste, dem oberen Ende des Ventilschafts zugewandte Dichtung in der Bohrung und die zweite, dem Ventilsitz nähere Dichtung im Ventilschaft sind jeweils als Dichtringe ausgebildet und im Betrieb des Kolbenmotors wird wie bei der zweiten Alternative der Erfindung das von erster und zweiter Dichtung, Bohrung und Ventilschaft gebildete Volumen des Schmierölreservoirs H₂ von der zweiten Dichtung mit der Bewegung des Ventilschafts variiert. Vom Vorratsraum für Schmieröl am oberen Ende des Gehäuses verläuft eine von der Bohrung mit dem etwas größeren Durchmesser d₂ als im Zylinderkopf und dem oberen Ende des Ventilschafts 1 gebildete Schmierölzufuhrleitung zwischen die erste Dichtung in der Bohrung und die zweite Dichtung im Ventilschaft. Wenn sich das Ventil öffnet, lässt die erste Dichtung dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung aus dem Vorratsraum für Schmieröl durch die Schmierölzufuhrleitung zugeführtes Schmieröl passieren und die zweite Dichtung vergrößert durch ihre Abwärtsbewegung das von erster und zweiter Dichtung, Bohrung und Ventilschaft gebildete Volumen des Schmierölreservoirs in Richtung der Öffnungsbewegung des Ventils. Wenn sich das Ventil schließt und die zweite Dichtung durch ihre Aufwärtsbewegung das Volumen des Schmierölreservoirs H₂ verkleinert, lässt die erste Dichtung dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung aus dem Volumen des Schmierölreservoirs H₂ durch die Schmierölzufuhrleitung kein Schmieröl zurück zum Vorratsraum für Schmieröl passieren, sondern während der Schließbewegung des Ventils ist die zweite Dichtung durchlässig für eine definierte Menge Schmieröl aus dem Volumen des Schmierölreservoirs H₂ in Richtung eines Schmieröl-Dosiervolumens H₁, das von der Bohrung im Gehäuse, der zweiten Dichtung, einem radialen Absatz zwischen der Bohrung mit Durchmesser d₂ im Gehäuse und der Bohrung mit Durchmesser d₁ im Zylinderkopf und Ventilschaft 1 begrenzt wird. Während der Öffnungsbewegung des Ventils ist die zweite Dichtung für Schmieröl undurchlässig, so dass der zweiten Dichtung bei jedem Schließen des Ventils eine Dosierfunktion und bei jedem Öffnen des Ventils anschließend eine Förderfunktion für das dosierte Schmieröl zur Schmierung des Spalts zwischen Bohrung und Ventilschaft in Richtung zum Ventilsitz zukommt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vierten Alternative der Erfindung sind der in der Bohrung des Gehäuses montierte erste Dichtring mit einer am Ventilschaft anliegenden Dichtlippe und der im Ventilschaft montierte zweite Dichtring mit einer an der Bohrung des Gehäuses anliegenden Dichtlippe versehen, so dass Strömen von Luft, Luft-Kraftstoffgemisch oder Abgas aus dem Zylinder des Kolbenmotors durch den Spalt zwischen Bohrung und Ventilschaft verhindert wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt.
Dabei zeigen:
1, 2 Querschnitte durch eine Schmieröl-Dosiereinrichtung in zwei Betriebsstellungen gemäß einer ersten Alternative der Erfindung,
3, 4 Querschnitte durch eine Schmieröl-Dosiereinrichtung in zwei Betriebsstellungen gemäß einer zweiten Alternative der Erfindung,
5 ein Querschnitt durch eine Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß einer dritten Alternative der Erfindung und
6 ein Querschnitt durch eine Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß einer vierten Alternative der Erfindung.
1: Bei einer ersten Alternative einer Schmieröl-Dosiereinrichtung ist ein Ventilschaft 1 eines geschlossenen Ventils in einer als Ventilführung ausgebildeten Bohrung 2 eines Zylinderkopfs (nicht dargestellt) des Kolbenmotors geführt. Ein Gehäuse 3, in das die Bohrung 2 mit einem etwas größeren Durchmesser als im Zylinderkopf verlängert ist, ist mit einer ersten, zum oberen Ende des Ventilschafts 1 gewandten Dichtung 4 und einer zweiten, zum Ventilsitz gewandten Dichtung 4a koaxial zum Ventilschaft 1 in der Bohrung 2 in Gehäuse 3 versehen. Die Dichtungen 4, 4a sind O-Ringe und jeweils in radialen Nuten des Gehäuses 3 gehalten. Eine Schmierölzufuhrleitung 8 mündet in Gehäuse 3 in ein nach außen von den ersten und zweiten Dichtungen 4, 4a, Bohrung 2 in Gehäuse 3 und Ventilschaft 1 begrenztes Schmierölreservoir H, das von einer oder mehreren Nut(en) S im Ventilschaft 1 bestimmt ist, die sich mit einer Nuthöhe Sh vollständig zwischen den ersten und zweiten Dichtungen 4, 4a erstreckt.
2: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 bezeichnet. Der Ventilschaft 1 des geöffneten Ventils ist um den Hub Vh in der als Ventilführung ausgebildeten Bohrung 2 des Zylinderkopfs nach unten geführt, so dass sich die Nut S im Ventilschaft 1 nach unten über die zweite Dichtung 4a erstreckt und Schmieröl aus dem Schmierölreservoir H in die als Ventilführung ausgebildete Bohrung 2 gelangen kann.
3, 4: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 und 2 bezeichnet. Anstelle einer Nut S im Ventilschaft 1 ist bei dieser zweiten Alternative eine Durchgangsbohrung B im Ventilschaft 1 ausgebildet. Die ersten und zweiten Dichtungen 4, 4a, Bohrung 2, Durchgangsbohrung B und Ventilschaft 1 bilden ein Schmierölreservoir H. Die Durchgangsbohrung B ist mit einem stumpfen Winkel zur Achse des Ventilschafts 1 geneigt, so dass die Durchgangsbohrung B bei geschlossenem Ventil vollständig zwischen den ersten und zweiten Dichtungen 4, 4a liegt und die dem Ventilsitz zugewandte Austrittsöffnung der Durchgangsbohrung B bei geöffnetem Ventil die zweite Dichtung 4a in Richtung zum Ventilsitz passiert und Schmieröl aus dem Schmierölreservoir H in die als Ventilführung ausgebildete Bohrung 2 gelangen kann.
5: Bei einer dritten Alternative einer Schmieröl-Dosiereinrichtung ist der Ventilschaft 1 mit Durchmesser d₁ eines Ventils in der als Ventilführung ausgebildeten Bohrung 2 eines Zylinderkopfs (nicht dargestellt) des Kolbenmotors geführt. Gehäuse 3, in das die Bohrung 2 mit einem etwas größeren Durchmesser d₂ als im Zylinderkopf verlängert ist, ist mit einer ersten, zum oberen Ende des Ventilschafts 1 gewandten Dichtung 4 koaxial zum Ventilschaft 1 in der Bohrung 2 in Gehäuse 3 versehen. Dichtung 4 ist als O-Ring ausgebildet. Ein zweiter, näher zum Ventilsitz gewandter Dichtring 5 mit an der Bohrung 2 in Gehäuse 3 anliegender elastischer Dichtlippe ist auf dem Ventilschaft 1 vorgesehen. Die Dichtung 4 und Dichtring 5 sind jeweils in radialen Nuten gehalten.
Schmieröl aus einem Vorratsraum 6 ist über eine selbsttätige Absperrvorrichtung 7, z. B. ein Rückschlagventil, und eine Schmierölzufuhrleitung 8 zuführbar in Gehäuse 3 zwischen die erste Dichtung 4 und den zweiten Dichtring 5. Bohrung 2 in Gehäuse 3, Dichtring 5, ein radialer Absatz zwischen der Bohrung 2 mit Durchmesser d₂ in Gehäuse 3 und der Bohrung 2 mit Durchmesser d₁ im Zylinderkopf und Ventilschaft 1 begrenzen ein Schmieröl-Dosiervolumen H₁ und die erste Dichtung 4, der Dichtring 5, Bohrung 2 in Gehäuse 3 und Ventilschaft 1 begrenzen Schmierölreservoir H₂, die einander entgegengesetzt mit dem Hub des Ventilschafts 1 variiern.
6: Bei einer vierten Alternative einer Schmieröl-Dosiereinrichtung ist der Innendurchmesser von Gehäuse 3 an dessen oberem Ende radial aufgeweitet zu einem Vorratsraum 6 für Schmieröl. Gehäuse 3, in das die Bohrung 2 mit dem etwas größeren Durchmesser d₂ als im Zylinderkopf verlängert ist, ist mit einem ersten, zum oberen Ende des Ventilschafts 1 gewandten Dichtring 5a mit am Ventilschaft 1 anliegender elastischer Dichtlippe in der Bohrung 2 in Gehäuse 3 versehen. Der zweite, näher zum Ventilsitz gewandte Dichtring 5b mit an der Bohrung 2 in Gehäuse 3 anliegender elastischer Dichtlippe ist auf dem Ventilschaft 1 vorgesehen. Die Dichtringe 5a, 5b sind jeweils in radialen Nuten gehalten.
Schmieröl aus dem Vorratsraum 6 ist zwischen der Bohrung 2 mit dem etwas größeren Durchmesser d₂ als im Zylinderkopf und dem oberen Ende des Ventilschafts 1 über eine Schmierölzufuhrleitung 8 zuführbar in Gehäuse 3 zwischen die ersten und zweiten Dichtringe 5a, 5b. Bohrung 2 in Gehäuse 3, Dichtring 5b, ein radialer Absatz zwischen der Bohrung 2 mit Durchmesser d₂ in Gehäuse 3 und der Bohrung 2 mit Durchmesser d₁ im Zylinderkopf und Ventilschaft 1 begrenzen Schmieröl-Dosiervolumen H₁ und die Dichtringe 5a, 5b, Bohrung 2 in Ge häuse 3 und Ventilschaft 1 begrenzen Schmierölreservoir H₂, die einander entgegengesetzt mit dem Hub des Ventilschafts 1 variiern.
Verfahren zum Betrieb der Schmieröl-Dosiereinrichtung
In der in den 1 und 3 dargestellten Betriebsstellung eines geschlossenen Ventils einer ersten und zweiten Alternative einer Schmieröl-Dosiereinrichtung wird mittels Überdruck über die Schmierölzufuhrleitung 8 der Hohlraum H mit der Nut S oder der Durchgangsbohrung B mit Schmieröl gefüllt. Die ersten und zweiten Dichtungen 4, 4a verhindern den Austritt von Schmieröl aus dem Hohlraum H.
In der in den 2 und 4 dargestellten Betriebsstellung eines geöffneten Ventils der ersten und zweiten Alternative einer Schmieröl-Dosiereinrichtung hat sich der Ventilschaft 1 mit der Nut S oder der Durchgangsbohrung B in Richtung des Ventilsitzes bewegt und die mit Schmieröl gefüllte Nut S oder die dem Ventilsitz zugewandte Austrittsöffnung der Durchgangsbohrung B überstreicht die Dichtung 4a, so dass Schmieröl in den Spalt zwischen Bohrung 2 und Ventilschaft 1 gelangt. Die zugeteilte Schmierölmenge ist durch die Zeit, in welcher die mit Schmieröl gefüllte Nut S die Dichtung 4a überstreicht, durch die Nutlänge Sh, den Nutquerschnitt oder die Anzahl der Nuten oder durch die Zeit, in welcher die mit Schmieröl gefüllte, dem Ventilsitz zugewandte Austrittsöffnung der Durchgangsbohrung B die Dichtung 4a überstreicht, durch den Durchmesser und/oder die Anzahl der Durchgangsbohrungen B einstellbar.
In der in 5 dargestellten dritten Alternative einer Schmieröl-Dosiereinrichtung wird durch die Schmierölzufuhrleitung 8 zugeführtes Schmieröl in das Schmierölreservoir H₂ gefördert. Die zweite Dichtung 5 ist während der Schließbewegung des Ventils, bei der die zweite Dichtung 5 durch ihre Aufwärtsbewegung das Schmierölreservoir H₂ verkleinert, mit ihrer nachgiebigen Dichtlippe durchlässig für eine definierte Menge Schmieröl in Richtung des ebenfalls durch die zweite Dichtung 5 mit der Bewegung des Ventilschafts 1 variierten Schmieröl-Dosiervolumens H₁. In Richtung der Öffnungsbewegung des Ventils ist die zweite Dichtung 5 für Schmieröl undurchlässig, so dass die zweite Dichtung 5 bei jedem Schließen des Ventils Schmieröl dosiert und bei jedem Öffnen des Ventils anschließend das dosierte Schmieröl aus dem Schmieröl-Dosiervolumen H₁ in Richtung zum Ventilsitz fördert zur Schmierung des Spalts zwischen Bohrung und Ventilschaft. Die Dosierung des Schmieröls erfolgt in Abhängigkeit vom Ventilhub und der Spaltbreite zwischen Dichtring 5 und Bohrung 2 in Gehäuse 3.
In der in 6 dargestellten vierten Alternative einer Schmieröl-Dosiereinrichtung ist der Innendurchmesser des Gehäuses 3 an dessen oberem Ende radial und koaxial zum Ventilschaft 1 aufgeweitet zu einem Vorratsraum 6 für Schmieröl, das über die Schmierölzufuhrleitung 8 zwischen die erste Dichtung 5a und die zweite Dichtung 5b gelangt. Wenn sich das Ventil öffnet, lässt die erste Dichtung 5a aus dem Vorratsraum 6 zugeführtes Schmieröl passieren und die zweite Dichtung 5b vergrößert durch ihre Abwärtsbewegung das Volumen des Schmierölreservoirs H₂. Wenn sich das Ventil schließt und die zweite Dichtung 5b durch ihre Aufwärtsbewegung das Schmierölreservoir H₂ verkleinert, lässt die erste Dichtung 5a aus dem Schmierölreservoir H₂ kein Schmieröl zurück zum Vorratsraum 6 passieren, sondern während der Schließbewegung des Ventils ist die zweite Dichtung 5b durchlässig für eine definierte Menge Schmieröl in Richtung des Schmieröl-Dosiervolumens H₁. Während der Öffnungsbewegung des Ventils fördert die für Schmieröl undurchlässige zweite Dichtung 5b das dosierte Schmieröl zur Schmierung des Spalts zwischen Bohrung und Ventilschaft in Richtung zum Ventilsitz. Die Dosierung des Schmieröls erfolgt in Abhängigkeit vom Ventilhub und den Spaltbreiten zwischen Dichtring 5b und Bohrung 2 in Gehäuse 3 und zwischen Dichtring 5a und dem Ventilschaft 1.

Claims

Schmieröl-Dosiereinrichtung für Ventile in Zylinderköpfen von Kolbenmotoren, wobei die Ventile jeweils mit einem Ventilschaft (1) und die Zylinderköpfe mit Bohrungen (2) versehen sind, in denen je ein Ventilschaft (1) führbar ist und mindestens eine Dichtung (4, 5a) zwischen Bohrung (2) und Ventilschaft (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass voneinander beabstandete erste und zweite Dichtungen (4, 5a, 4a, 5, 5b) zwischen Bohrung (2) und Ventilschaft (1) und mindestens eine zwischen die ersten und zweiten Dichtungen (4, 5a, 4a, 5, 5b) einmündende Schmierölzufuhrleitung (8) vorgesehen sind, erste und zweite Dichtungen (4, 5a, 4a, 5, 5b), Bohrung (2) und Ventilschaft (1) ein Schmierölreservoir (S, H, H₂) begrenzen und die zweite Dichtung (4a, 5, 5b) in Abhängigkeit von der Hubbewegung des Ventilschafts (1) Schmieröl dosiert passieren lässt.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (2) in einem Gehäuse (3) auf dem Zylinderkopf vorgesehen ist.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander beabstandeten ersten und zweiten Dichtungen (4, 4a) in der Bohrung (2) gehalten sind, im Ventilschaft (1) mindestens eine Nut (S) vorgesehen ist, deren Erstreckung in axialer Richtung des Ventilschafts (1) kleiner ist als der Abstand zwischen den ersten und zweiten Dichtungen (4, 4a), Nut (S) bei geschlossenem Ventil vollständig zwischen den ersten und zweiten Dichtungen (4, 4a) liegt und Nut (S) bei geöffnetem Ventil die zweite Dichtung (4a) in Richtung zum Ventilsitz passiert.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander beabstandeten ersten und zweiten Dichtungen (4, 4a) in der Bohrung (2) gehalten sind, dass eine Durchgangsbohrung (B) durch den Ventilschaft (1) vorgesehen ist und dass diese Durchgangsbohrung (B) mit einem Winkel zur Achse des Ventilschafts (1) geneigt ist, derart, dass die Durchgangsbohrung (B) bei geschlossenem Ventil vollständig zwischen den ersten und zweiten Dichtungen (4, 4a) liegt, und dass die dem Ventilsitz zugewandte Austrittsöffnung der Durchgangsbohrung (B) bei geöffnetem Ventil die zweite Dichtung (4a) in Richtung zum Ventilsitz überbrückt.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierölzufuhrleitung (8) unter Überdruck steht.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (4) in der Bohrung (2) und die zweite Dichtung (5) im Ventilschaft (1) gehalten ist, wobei die zweite Dichtung (5) in einer Richtung der Hubbewegung des Ventilschafts (1) für Schmieröl durchlässig ist.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (5) mit mindestens einer bis zur Bohrung (2) reichenden Dichtlippe versehen ist.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (5) in einer Nut im Ventilschaft (1) gehalten ist.
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Gehäuses (3) an dessen oberem Ende radial zum Ventilschaft (1) aufgeweitet ist zu einem Vorratsraum (6) für Schmieröl, die erste, obere Dichtung (5a) und die zweite, dem Ventilsitz nähere Dichtung (5b) jeweils als Dichtringe ausgebildet sind und vom Vorratsraum (6) für Schmieröl eine Schmierölzufuhrleitung (8) gebildet ist von der Bohrung (2) mit dem Durchmesser d₂ und dem oberen Ende des Ventilschafts (1) zwischen die erste Dichtung (5a) und die zweite Dichtung (5b) im Ventilschaft (1).
Schmieröl-Dosiereinrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtring (5a) mit einer am Ventilschaft (1) anliegenden Dichtlippe und der zweite Dichtring (5b) je mit einer an der Bohrung (2) anliegenden Dichtlippe versehen sind.