DE1264858B

DE1264858B - Valve stem guide with a stuffing box seal

Info

Publication number: DE1264858B
Application number: DEC39483A
Authority: DE
Inventors: Alexander Goloff
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1966-06-29
Filing date: 1966-06-29
Publication date: 1968-03-28

Description

Ventilschaftführung mit einer Stopfbüchsen-Abdichtung Die Erfindung betrifft eine Ventilschaftführung für Auslaßventile von Brennkraftmaschinen mit einer Stopfbüchsen-Abdichtung gegen Gasaustritt am auslaßkanalseitigen Ende der Führung.Valve stem guide with a gland seal. The invention relates to a valve stem guide for exhaust valves of internal combustion engines a stuffing box seal against gas leakage at the end of the outlet channel Guide.

Bei solchen Ventilschaftführungen besteht ein wesentliches Problem darin, zu verhindern, daß das Auspuffgas in den Spalt zwischen Ventilschaft und -führung eintreten kann und darin vorhandenes Öl verkohlen läßt. Das kann zum Steckenbleiben der Ventile führen.There is a significant problem with such valve stem guides in preventing the exhaust gas from entering the gap between the valve stem and -guide can occur and carbonize the oil in it. That can get stuck of the valves.

Aus diesem Grunde sieht man am auslaßkanalseitigen Ende der Ventilführung eine Stopfbüchsen-Abdichtung vor.For this reason you can see at the outlet channel end of the valve guide a stuffing box seal.

Bei einer bekannten Ventilschaftführung liegt die Stopfbüchsen-Abdichtung zwischen konischen Flächen am Ende der Ventilschaftführung und eines Druckringes, der das untere Ende der Ventilschaftführung als überwurfteil umgibt. Er stützt sich dabei über eine Beilagscheibe an einer Schulter der Ventilschaftführung ab. Eine Möglichkeit zum Nachziehen der Stopfbüchse fehlt.In a known valve stem guide, the stuffing box seal is located between conical surfaces at the end of the valve stem guide and a pressure ring, which surrounds the lower end of the valve stem guide as a union part. He supports himself a washer on a shoulder of the valve stem guide. One There is no possibility of tightening the stuffing box.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilschaftführung zu schaffen, bei der die Dichtung mit Sicherheit immer unter Druck gehalten wird, so daß sie das Eintreten von Auspuffgas zwischen Ventilschaft und -führung wirksam unterbindet.The present invention is based on the object of a valve stem guide to create in which the seal is always kept under pressure with certainty, so that they effectively prevent exhaust gas from entering between the valve stem and guide prevents.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen, daß in einer an ihrem auslaßkanalseitigen Ende abgestuften Bohrung eine Ventilführungsbuchse verschiebbar eingepaßt ist, die zwischen ihrem inneren Ende und der Schulter der Abstufung die Dichtung einschließt, gegen die sie durch die Ventilfeder angedrückt wird.To solve this problem, according to the invention, the arrangement is made in such a way that that a valve guide bushing in a stepped bore at its outlet channel end is slidably fitted between its inner end and the shoulder of the Gradation includes the seal against which it is pressed by the valve spring will.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Ventilführungsbuchse an ihrem Außenumfang eine in Längsrichtung verlaufende Nut hat, die sich von einem Ölsumpf zu einer in der Wandung der Ventilführungsbuchse vorgesehenen radialen Bohrung erstreckt.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the valve guide bushing has a longitudinal direction on its outer circumference Has running groove that extends from an oil sump to one in the wall of the valve guide bushing provided radial bore extends.

Eine Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die abgestufte Bohrung in einer Hülse vorgesehen ist, die am oberen Ende zur Bildung des Ölsumpfes erweitert ist und am unteren Ende eine umlaufende Nut hat, die als Wärmesperre dient.A development of the invention is characterized in that the stepped bore is provided in a sleeve to be formed at the upper end of the oil sump is expanded and at the lower end has a circumferential groove that is called Thermal barrier is used.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Ventilführungsbuchse an ihrem aus der Bohrung herausragenden Ende eine Schulter hat, an der sich die Ventilfeder abstützt, deren anderes Ende sich gegen eine mit dem oberen Ende des Ventilschaftes verbundene ringförmige Platte legt. Dazu sei bemerkt, daß an sich bereits eine Ventilschaftführung bekannt ist, bei der eine Feder vorgesehen ist, die sich zwischen einer am oberen Ende des Ventilschaftes befestigten ringförmigen Platte und dem Flansch einer Muffe erstreckt, die den Ventilschaft umgibt und mit einer inneren Schulter eine Dichtungsanordnung unter Druck setzt, deren anderes Ende sich an einer Schulter der Ventilführung abstützt. Diese Dichtungsanordnung ist am oberen Ende des Ventilschaftes vorgesehen und kann nicht das Eintreten von Auspuffgas in den Zwischenraum zwischen Ventilschaft und -führung verhindern.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the valve guide bushing at its end protruding from the bore has a shoulder on which the valve spring is supported, the other end of which is against an annular plate connected to the upper end of the valve stem lays. It should be noted that a valve stem guide is already known per se, in which a spring is provided which extends between one at the upper end of the valve stem attached annular plate and the flange of a sleeve that extends the valve stem surrounds and pressurizes a sealing arrangement with an inner shoulder, the other end of which is supported on a shoulder of the valve guide. This sealing arrangement is provided at the top of the valve stem and cannot prevent the entry of Prevent exhaust gas from entering the space between the valve stem and valve guide.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand von Zeichnungen. In diesen stellen dar: F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Ventil, welches in der Ventilführung eines nur teilweise angedeuteten Brennkraftmaschinen-Zylinderkopfes sitzt; F i g. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform mit einer vereinfachten Schmierungsanordnung.The following is a description of an embodiment of the invention on the basis of drawings. In these represent: F i g. 1 is a longitudinal section through a valve which is in the valve guide of an only partially indicated internal combustion engine cylinder head sits; F i g. Figure 2 is a modified embodiment with a simplified lubrication arrangement.

In einem nur teilweise dargestellten Zylinderkopf 10 ist am unteren Ende ein Auslaßkanal 12 mit einem Ventilsitz 14 mit Teller 16 und einer Bohrung 20 gebildet, durch welche sich der Ventilschaft 22 erstreckt. Dabei ragt der Ventilschaft 22 nach oben über die Fläche 24 des Kopfes hinaus.In a cylinder head 10, which is only partially shown, an outlet channel 12 with a valve seat 14 with a plate 16 and a bore 20 through which the valve stem 22 extends is formed at the lower end. The valve stem 22 protrudes upward beyond the surface 24 of the head.

Um den Ventilschaft in der Bohrung 20 bei der Hin- und Herbewegung zu führen, ist eine rohrförmige Hülse 26 mit einer abgestuften Bohrung 20 b und eine Führungsbuchse 28 vorgesehen. Die Hülse 26 ist mit Preßsitz in die Bohrung 20 eingesetzt und ragt mit ihrem unteren Ende 30 in den Auslaßkanal 12 hinein. Das obere Ende der Hülse 26 steht nach oben über die obere Oberfläche 24 des Kopfes der Brennkraftmaschine vor und ist aufgeweitet, um einen Ölsumpf 32 zu bilden.In order to guide the valve stem in the bore 20 during the reciprocating movement, a tubular sleeve 26 with a stepped bore 20 b and a guide bush 28 are provided. The sleeve 26 is inserted into the bore 20 with a press fit and protrudes with its lower end 30 into the outlet channel 12. The upper end of the sleeve 26 projects upwardly above the upper surface 24 of the head of the internal combustion engine and is flared to form an oil sump 32.

Die Innenwandung der Hülse 26 hat eine konische Schulter 34, die von einem im Durchmesser weiter gehaltenen Teil der Hülse 26 zu dem mit größerer Wandstärke ausgerüsteten Endteil 30 überleitet. An der konischen Fläche 34 liegt eine ebenfalls konisch geformte Dichtung 36 an, die vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material wie Asbestfasern, Graphit und Phenolharz-Bettung besteht.The inner wall of the sleeve 26 has a conical shoulder 34 which leads from a part of the sleeve 26, which is kept wider in diameter, to the end part 30 equipped with a greater wall thickness. A likewise conically shaped seal 36 rests on the conical surface 34 and preferably consists of a heat-resistant material such as asbestos fibers, graphite and phenolic resin bedding.

Um die Außenwandung der Hülse 26 erstreckt sich eine im Querschnitt vorzugsweise halbkreisförmige, ringförmige Nut 38, und zwar verhältnismäßig dicht beim Auslaßkanal 12. Diese Nut 38 dient als eine Wärmesperre, die die Wärmeleitung durch die Hülse 26 verringert und so die Temperatur des Ventilschaftes 22 herabsetzt.A cross section extends around the outer wall of the sleeve 26 preferably semicircular, annular groove 38, and that relatively tight at the outlet channel 12. This groove 38 serves as a heat barrier, which the heat conduction reduced by the sleeve 26 and thus the temperature of the valve stem 22 lowers.

Die Führungsbuchse 28 paßt verschiebbar in die Hülse 26 und liegt mit ihrem unteren Ende an der Dichtung 36 an.The guide bushing 28 slidably fits into the sleeve 26 and lies with its lower end on the seal 36.

Die Führungsbuchse 28 hat eine radial verlaufende Schulter 40, die einen Drehring 42 für das Ventil trägt. Von der Schulter 40 erstreckt sich eine längliche Nut 44 zu einem radialen Loch 46. Durch diese Nut 44 und das Loch 46 kann das Öl aus dem Ölsumpf 32 fließen.- Damit das Öl wirklich über die ganze Länge des Ventilschaftes 22 verteilt wird, hat dieser mehrere in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Umfangsnuten, die das Öl aus der Ventilführung herauspumpen. Diese Nuten können auch schraubenförmig verlaufen wie in der USA.-Patentschrift 2 069 745.The guide bushing 28 has a radially extending shoulder 40 which carries a rotating ring 42 for the valve. One extends from the shoulder 40 elongated groove 44 to a radial hole 46. Through this groove 44 and the hole 46 can the oil will flow out of the oil sump 32 - so that the oil really runs over the entire length of the Valve stem 22 is distributed, this has several in the longitudinal direction at a distance circumferential grooves arranged from one another, which pump the oil out of the valve guide. These grooves can also run helically, as in the United States patent 2,069,745.

Das obere Ende des Ventils hat einen konischen Ansatz 50, der von einem geschlitzten Ring 52 umgeben wird. Der geschlitzte Ring 52 sitzt in einer Ringplatte 54, die somit in der in den Zeichnungen gezeigten Stellung gehalten wird. Zwischen der Ringplatte 54 und dem Drehring 42 für das Ventil sitzt eine übliche Schraubenfeder 56, die den Ventilteller 16 gegen den Sitz 14 drückt und auch die Führungsbuchse nach unten in Richtung auf die Dichtung 36 unter Vorspannung setzt.The upper end of the valve has a conical neck 50 that extends from a split ring 52 is surrounded. The slotted ring 52 sits in a Ring plate 54, which is thus held in the position shown in the drawings. A conventional one sits between the ring plate 54 and the rotary ring 42 for the valve Coil spring 56 which presses the valve disk 16 against the seat 14 and also the Guide bushing downwards towards the seal 36 is preloaded.

In F i g. 2 sieht man eine Abwandlung der in F i g. 1 gezeigten Anordnung. Diese Abwandlung ist etwas einfacher aufgebaut. Bei dieser Anordnung hat der Kopf 10 a der Brennkraftmaschine eine abgestufte Bohrung 20 a zum Einsetzen - der Ventilführungsbuchse 28 a. Am oberen Ende der abgestuften Bohrung 20 a befindet sich eine Senkbohrung 58, die als Schmierölsumpf dient. Die Buchse 28 a hat auch eine in Längsrichtung verlaufende Nut 44 a, die sich von einer radialen Schulter 40 a zu einem radialen Loch 46 a in der Wandung der Buchse 28 a erstreckt. Zur Verteilung des Schmieröls längs des Ventilschaftes 22 dienen Umfangsnuten 48 a. Bei dieser Ausführungsform ist in der Bohrung 20 a auch eine entsprechende Dichtung 36 a vorgesehen, um die Oberfläche des Ventilschaftes 22 a abzudichten. Auch hier kann also das Abgas aus dem Auslaßkanal nicht in die Bohrung der Führungsbuchse 28 a eintreten.In Fig. 2 shows a modification of the one shown in FIG. 1 arrangement shown. This modification is a little simpler. With this arrangement, the head has 10 a of the internal combustion engine has a stepped bore 20 a for insertion - the valve guide bushing 28 a. At the upper end of the stepped hole 20 a there is a countersunk hole 58, which serves as a lubricating oil sump. The socket 28 a also has a longitudinal direction extending groove 44 a, which extends from a radial shoulder 40 a to a radial Hole 46 a in the wall of the socket 28 a extends. For distributing the lubricating oil along the valve stem 22 are circumferential grooves 48 a. In this embodiment is in the bore 20 a also a corresponding seal 36 a is provided to the Seal the surface of the valve stem 22 a. So here too, the exhaust gas can come out the outlet channel do not enter the bore of the guide bush 28 a.

Bei der vorstehend beschriebenen, vereinfachten Ausführungsform nach F i g. 2 fehlt also die rohrförmige Hülse 26 mit dem damit zusammengebauten Schmierölsumpf 32. Die Funktion des Schmierölsumpfen wird bei dieser Ausführungsform vielmehr von der Senkbohrung 58 übernommen.In the above-described, simplified embodiment according to F i g. 2, therefore, the tubular sleeve 26 with the lubricating oil sump assembled therewith is missing 32. The function of the lubricating oil sumps in this embodiment is rather of the counterbore 58 taken over.

Auch hier wird die Ventilfeder 56 a in ähnlicher Weise wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform gespannt. Sie befindet sich zwischen der ringförmigen Platte 54 a und dem Drehring 42 a für das Ventil und drückt die Führungsbuchse 28 a nach unten gegen die Dichtung 36 a und somit diese gegen den Ventilschaft 22 a.Here, too, the valve spring 56 a in a manner similar to that of previously described embodiment stretched. It is located between the ring-shaped Plate 54 a and the rotary ring 42 a for the valve and presses the guide bush 28 a downwards against the seal 36 a and thus this against the valve stem 22 a.

Die Dichtungen 36 und 36 a können aus einem hitzebeständigen Material wie Asbestfasern, Graphit und Phenolharz-Bettung bestehen. Eine aus diesem Material hergestellte Dichtung sollte aber so geformt sein, daß die axiale Länge ihrer an der Oberfläche des Ventilschaftes anliegenden Innenfläche zwischen 2,5 und 4 mm liegt. Das untere Maß ist mindestens erforderlich, um -eine ausreichende Dichtungsfläche gegen das Hindurchlecken von Auspuffgas zu schaffen, und der obere Wert sollte nicht wesentlich überschritten werden, damit keine das öffnen und Schließen des Ventils erschwerende Reibung auftritt. Außerdem darf auch die Flächenpressung zwischen der Dichtung und dem Ventilschaft einen bestimmten Bereich nicht verlassen, damit die Dichtung gut wirksam ist. Man kann die Dichtung 36 oder 36 a natürlich auch aus einem anderen Werkstoff herstellen. Dann ergeben sich aridere Reibungsverhältnisse, und man müßte demgemäß auch den zulässigen Bereich der Berührungsfläche zwischen Dichtung und Ventilschaft anders auslegen. Wenn man beispielsweise als Material für die Dichtung Polytetrafluoräthylen nehmen würde, dann könnte die Berührungsfläche größer gewählt werden, da das genannte Material gegen Metall im Vergleich zu dem zuvor genannten hitzebeständigen Material einen sehr geringen Reibungskoeffizienten hat.The seals 36 and 36 a can be made of a heat-resistant material such as asbestos fibers, graphite and phenolic resin bedding. One made from this material Manufactured seal should be shaped so that the axial length of their to the inner surface lying against the surface of the valve stem between 2.5 and 4 mm lies. The lower dimension is at least necessary in order to have a sufficient sealing surface against leakage of exhaust gas, and the upper value should not are significantly exceeded, so that no opening and closing of the valve aggravating friction occurs. In addition, the surface pressure between the Seal and the valve stem do not leave a certain area, so that the Seal is effective well. You can of course also make the seal 36 or 36 a manufacture another material. Then there are other friction conditions, and you would have to accordingly also the permissible area of the contact surface between Design the seal and valve stem differently. For example, as a material would use polytetrafluoroethylene for the seal, then the contact surface could be chosen larger, since the said material against metal compared to the aforementioned heat-resistant material has a very low coefficient of friction Has.

Claims

Claims: 1. Valve stem guide for exhaust valves of internal combustion engines with a stuffing box seal against gas leakage at the outlet channel-side end of the guide, characterized in that a valve guide bushing (28, 28 a) in a bore (20 a, 20 b) stepped at its outlet channel-side end slidably fitted, which between its inner end and the shoulder (34) of the gradation includes the seal (36, 36a) against which it is pressed by the valve spring (56, 56a).

2. Valve stem guide according to claim 1, characterized in that that the valve guide bushing (28, 28 a) on its outer circumference one in the longitudinal direction running groove (44 or 44 a), which extends from an oil sump (32 or 58) to a radial bore (46 or 46a) provided in the wall of the valve guide bushing extends.

3. Valve stem guide according to claim 1 or 2, characterized in that that the stepped bore (20 b) is provided in a sleeve (26) which is at the top The end is widened to form the oil sump (32) and a circumferential one at the lower end Has groove (38) which serves as a thermal barrier.

4. Valve stem guide according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve guide bushing at its end protruding from the bore has a shoulder (40 or 40 a) on which the valve spring (56 or 56 a ) is supported, the other end of which is supported against an annular plate (54 or 54a) connected to the upper end of the valve stem (22 or 22a).

5. Valve stem guide according to any one of the preceding claims, characterized in that the lower end of the stepped bore (20 a or 20 b) has a conical surface (34) for the abutment of the seal (36).

6. Valve stem guide according to any one of the preceding claims, characterized in that the seal (36 or 36 a) is an approximately 2.5 to 4 mm thick ring made of heat-resistant material which surrounds the valve stem (22 or 22 a).

7. Valve stem guide according to claims 1, 2, 4 or any of the following claims, characterized in that the valve guide bushing (28 a) is provided in a stepped bore (20 a) arranged directly in the motor head (10 a), one above countersunk bore (58) provided on the motor head forms a lubrication sump. Documents considered: German Patent No. 958 613; Austrian patent specification No. 182 012; _ French patent specification No. 1401216; Italian Patent No. 495 410; U.S. Patent Nos. 1356 914, 1569 455 ,. 2 069 745, 2 722 925, 2 761438.