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Die
Erfindung betrifft eine Ventilschaftdichtung für einen
Verbrennungsmotor.
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Ventilschaftdichtungen
weisen einen Versteifungsträgerring und einen zumindest
teilweise innerhalb dem Versteifungsträgerring angeordneten
Dichtkörper auf, an dem eine Öllippe und eine
Gaslippe angeformt sind. Um einen Verschleiß der Ventilschaftdichtung
zu verringern, offenbart die
JP 2005201313 A eine mit Fett gefüllte
Kammer an dem Dichtkörper anzuordnen.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilschaftdichtung anzugeben,
bei der die Gaslippe geringerem Verschleiß ausgesetzt ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Ventilschaftdichtung
für einen Verbrennungsmotor, aufweisend einen Dichtkörper
mit einer Öldichtungsanordnung und mit einer von der Öldichtungsanordnung
in axialer Richtung beabstandeten Gasdichtungsanordnung, die eine
erste Gaslippe und eine zwischen der Öldichtungsanordnung
und der ersten Gaslippe angeordnete zweite Gaslippe aufweist.
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Bei
Motoren können Probleme mit relativ hohem Verschleiß der
Gaslippe einer Ventilschaftdichtung auftreten. Die Gaslippe kann
im Motor zumindest zeitweise einem relativ hohen Druck ausgesetzt sein,
was sich negativ auf deren Lebensdauer auswirken kann. Die limitierte
Fettmenge in bekannten Kammern kann jedoch nur für einen
beschränkten Zeitraum zur Verschleißreduzierung
beitragen und stößt insbesondere bei hohen Temperaturen
und Druckbeanspruchungen an die Funktionsgrenzen.
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Die
erfindungsgemäße Ventilschaftdichtung weist dagegen
wenigstens zwei Gaslippen auf, also neben der ersten Gaslippe die
als weitere Dichtkante ausgebildete zweite Dichtlippe, sodass die
beiden Gaslippen eine Kammer für Schmieröl bilden.
Im Betrieb eines der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung
zugeordneten Ventils steht somit das Öl direkt an der belasteten
ersten Gaslippe, wodurch Vorraussetzungen für eine erhöhte
Lebensdauer geschaffen werden.
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Um
die Herstellung des Dichtkörpers zu verringern, können
die Öldichtungsanordnung, die z. B. als Öllippe
ausgeführt sein kann, die erste Gaslippe und/oder die zweite
Gaslippe vorzugsweise einstückig, insbesondere einstoffig
an dem Dichtkörper angeformt sein. Der Dichtkörper
kann aus einem elastomeren Material gefertigt sein.
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Die
von den beiden Gaslippen gebildete Kammer braucht nur eine relativ
kleine Kammer zu sein, weshalb nach einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen
Ventilschaftdichtung die beiden Gaslippen mit einem Abstand kleiner
gleich 1 mm beabstandet sind.
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Damit
die Kammer genügend Öl aufzunehmen vermag, sind
nach einer Variante der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung
die beiden Gaslippen mit einem Abstand größer
gleich 0,2 mm voneinander beabstandet.
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Gemäß einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilschaftichtung begrenzen die beiden Gaslippen die Kammer, deren
maximaler Durchmesser um 0,2 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,5 mm größer
ist als der Durchmesser der zweiten Gaslippe. Dadurch wird sichergestellt,
dass die Kammer nicht zu groß ausgebildet ist, was sich
positiv auf das Schmierverhalten bedingt durch das von der Kammer
aufgenommene Öl auswirkt.
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Um
den Verschleiß der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung
zu reduzieren, sind nach einer Variante der Durchmesser der ersten
Gaslippe und der Durchmesser der zweiten Gaslippe derart gewählt,
dass die erste Gaslippe mit einem relativ hohen Verpressdruck an
einem der Ventilschaftdichtung zugeordneten Ventilschaft anliegt,
die zweite Gaslippe jedoch mit keinem oder einem wesentlich geringeren
Verpressdruck an dem Ventilschaft anliegt.
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Gemäß dieser
Ausführung ist es möglich, dass die erste Gaslippe
Druck aus dem Bereich des Dichtkörpers, der innerhalb dem
Versteifungsträgerring angeordnet ist, gegen die primäre Öllippe
abzudichten vermag und deshalb eine relativ hohe Verpressung gegen
den Ventilschaft aufweist. Die zweite Gaslippe braucht dagegen keinen
Druck oder zumindest nur einen relativ geringen Druck aufzunehmen und
kann demnach mit einer relativ geringen Kontaktpressung gegenüber
dem Ventilschaft ausgeführt werden.
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Dies
kann beispielsweise realisiert werden, indem nach einer weiteren
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilschaftdichtung der Durchmesser der ersten Dichtlippe geringfügig
kleiner als der Durchmesser eines der Ventilschaftdichtung zugeordneten
Ventilschafts ist und/oder der Durchmesser der ersten Gaslippe wenigstens
0,1 mm kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Gaslippe.
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Die
erfindungsgemäße Ventilschaftdichtung kann einen
insbesondere kreiszylinderförmiges und verformungssteifen
Versteifungsträgerring aufweisen, in dem der Dichtkörper
zumindest teilweise angeordnet ist und der einen radial nach innen
sich erstreckenden Schenkel aufweist, wobei der Dichtkörper
einen dem Schenkel zugeordneten ersten Teilbereich, einen dem ersten
Teilbereich anschließenden und außerhalb dem Versteifungsträgerring
angeordneten zweiten Teilbereich und einen dem ersten Teilbereich
anschließenden und innerhalb dem Versteifungsträgerring
angeordneten dritten Teilbereich aufweist.
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Die Öldichtungsanordnung
kann bevorzugt im zweiten Teilbereich des Dichtkörpers,
die erste Gaslippe im ersten Teilbereich oder im dritten Teilbereich
des Dichtkörpers, und die zweite Gaslippe im ersten Teilbereich
oder im zweiten Teilbereich des Dichtkörpers angeordnet
sein.
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Je
nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilschaftdichtung kann demnach durch Auslegen der Durchmesser
der Öllippe, der ersten Gaslippe und der zweiten Gaslippe
eine Reibung und somit ein Verschleiß der Ventilschaftdichtung
verringert werden, da jede einzelne direkt den Funktionen Öldosierung,
Abdichtung bei niedrigen Drücken und Abdichtung bei hohen
Drücken zugeordnet und verbessert, wenn nicht gar optimiert
werden kann.
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Je
nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilschaftdichtung soll die erste Gaslippe Druck aus dem Bereich
des Dichtkörpers, der innerhalb dem Versteifungsträgerring
angeordnet ist, gegen die primäre Öllippe abdichten
und weist deshalb eine relativ hohe Verpressung gegen den Ventilschaft auf.
Die zweite Gaslippe braucht dagegen keinen Druck aufzunehmen und
kann demnach mit einer relativ geringen Kontaktpressung gegenüber
dem Ventilschaft ausgeführt werden.
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Zwischen
der erste Gaslippe und der zweiten Gaslippe bildet sich demnach
eine Schmiertasche, d. h. die Kammer, in der sich Öl zur
Verbesserung der Lebensdauer der erfindungemäßen
Ventilschaftdichtung und der Verringerung der Reibung sammeln kann.
Die primäre Öllippe ist durch die Gaslippe im Wesentlichen
vollständig vom Wechseldruck in den Kanälen des
Verbrennungsmotors entkoppelt. Die Öllippe kann demnach
auch reibungsverbessert mit relativ geringem, idealisierter Weise
mit minimaler Kontaktpressung auf eine verlängerte Lebensdauer ausgelegt
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen
Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
Ventilschaftdichtung und
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2 eine
weitere Ventilschaftdichtung.
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Die 1 zeigt
eine Ventilschaftdichtung 1a und die 2 zeigt
eine alternative Ventilschaftdichtung 1b eines Ventils
insbesondere für einen Verbrennungsmotor. Wenn nicht anders
beschrieben, dann sind Bestandteile beider Ventilschaftdichtungen 1a, 1b,
die im Wesentlichen bau- und funktionsgleich sind, mit denselben
Bezugszeichen versehen.
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Die
Ventilschaftdichtungen 1a, 1b weisen jeweils einen
insbesondere verformungssteifen Versteifungsträgerring 2,
einen elastomeren Dichtkörper 3 und eine ringförmige
Schraubenfeder 4 auf. Die Dichtkörper 3 sind
im Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele an den jeweiligen
Versteifungsträgerring 2 beispielsweise mittels
Vulkanisierens befestigt und weisen jeweils eine zur Ventildeckelseite
des Verbrennungsmotors gerichtete, als Öllippe 5 ausgeführte Öldichtungsanordnung
auf. Die Öllippen 5 weisen einen Durchmessen d1
auf und sind beispielsweise einstückig, insbesondere einstoffig
an den jeweiligen Dichtkörpern 3 angeformt.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Versteifungsträgerring 2 einen
radial nach innen abgewinkelten Schenkel 6 auf, der sich
in den Dichtkörper 3 erstreckt und auf diese Weise
einen druckstabilen Bereich 7 bildet. Ein Teilbereich 8 des
Dichtköpers 3 ist aus dem Versteifungsträgerring 2 geführt
und schließt am druckstabilen Bereich 7 an. Dieser
Teilbereich 8 des Dichtkörpers 3, an
dem auch die Schraubenfeder 4 befestigt ist, umfasst die Öllippe 5 und
ermöglicht eine radiale Bewegungen der Öllippe 5.
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Im
Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele weist der Dichtkörper 3 axial
anschließend an den druckstabilen Bereich 7 einen
innerhalb dem Versteifungsträgerring 2 angeordneten
Teilbereich 9 auf, der vorgesehen ist, auf eine nicht näher
dargestellte Ventilführung eines Ventilschafts 10 der
Ventile aufgesteckt zu werden. Der Ventilschaft 10 weist einen
Durchmesser D auf.
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Im
Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele weist der Dichtkörper 3 im
druckstabilen Bereich 7 oder im direkt am druckstabilen
Bereich 7 anschließenden Teilbereich 9 des
Dichtkörpers 3 eine als erste Gaslippe 11 mit
einem Durchmesser d3 ausgebildete Dichtungskante auf. Die erste
Gaslippe 11 ist beispielsweise einstückig, insbesondere
einstoffig am Dichtkörper 3 angeformt.
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Zwischen
der ersten Gaslippe 11 und der Öllippe 5 ist
im Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele eine weitere
als Dichtkante ausgebildete zweite Gaslippe 12 mit einem
Durchmesser d2 am Dichtkörper 3 angeformt. Die
zweiten Gaslippe 12 ist beispielsweise einstückig,
insbesondere einstoffig ein druckstabilen Bereich 7 des
Dichtkörpers 3 (Ventilschaftdichtung 1a)
oder am außerhalb des Versteifungsträgerrings 2 befindlichen
Teilbereich 8 (Ventilschaftdichtung 1b) angeformt.
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Im
Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele ist die erste
Gaslippe 11 von der zweiten Gaslippe 12 in einem
Abstand a beabstandet, der insbesondere zwischen 0,2 mm (Ventilschaftdichtung 1a) und
1 mm (Ventilschaftdichtung 1b) liegt.
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Die
erste Gaslippe 11 und die zweite Gaslippe 12 begrenzen
eine Kammer 13 mit einem maximalen Durchmesser d4, der
beispielsweise um 0,5 mm größer ist als der Durchmesser
d2 der zweiten Gaslippe 12.
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Im
Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele ist der Durchmesser
d2 der zweiten Gaslippe 12 nur geringfügig kleiner
als der Durchmesser D des Ventilschafts 10. Um z. B. die
Reibung zwischen der Ventilschaftdichtungen 1a, 1b und
dem Ventilschaft 10 zu verringern, ist der Durchmesser
d3 der ersten Gaslippe 11 wenigstens 0,1 mm kleiner als
der Durchmesser d2 der zweiten Gaslippe 12.
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Die
erste Gaslippe 11 soll Druck aus dem Teilbereich 9 der
Ventischaftdichtungen 1a, 1b gegen die primäre Öllippe 5 abdichten
und sollte deshalb eine relativ hohe Verpressung gegen den Ventilschaft 10 aufweisen.
Die zweiten Gaslippe 12 braucht dagegen keinen Druck aufzunehmen
und kann demnach mit einer relativ geringen Kontaktpressung gegenüber
dem Ventilschaft 10 ausgeführt werden.
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Zwischen
der erste Gaslippe 11 und der zweiten Gaslippe 12 bildet
sich demnach eine Schmiertasche, d. h. die Kammer 13, in
der sich Öl zur Verbesserung der Lebensdauer der Ventilschaftdichtungen 1a, 1b und
der Verringerung der Reibung sammeln kann. Das gesammelte Öl
in der Schmiertasche wird durch die Hubbewegung des Ventils im Motorbetrieb
permanent ausgetauscht, so dass eine zuverlässige Dauerschmierung
ohne thermische oder mechanische Überlastung des Öls
sichergestellt ist. Die primäre Öllippe 5 ist
durch die erste Gaslippe 11 im Wesentlichen vollständig
vom Wechseldruck in den Kanälen des Verbrennungsmotors
entkoppelt. Die Öllippe 5 kann demnach auch reibungsverbessert
mit relativ geringem, idealisierter Weise mit minimaler Kontaktpressung
auf eine verlängerte Lebensdauer ausgelegt werden.
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- 1a,
1b
- Ventilschaftdichtung
- 2
- Versteifungsträgerring
- 3
- Dichtkörper
- 4
- Schraubenfeder
- 5
- Öllippe
- 6
- Schenkel
- 7
- druckstabiler
Bereich
- 8,
9
- Teilbereich
- 10
- Ventilschaft
- 11,
12
- Gaslippe
- 13
- Kammer
- a
- Abstand
- d1–d4,
D
- Durchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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