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Vorrichtung zur Abdichtung der Ventilschaftführung von Brennkraftmaschinenventilen
' Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung der Ventilschaftführung
von Brennkraftmaschinenventilen gegen Ölverlust mit einer unterhalb der Ventilkegelstücke
zwischen Federteller und dem an dieser Stelle glatten und im Durchmesser gleichmäßigen
Ventilschaft eingespannten, elastisch nachgiebigen Dichtung sowie einer den Ventilführungsspalt
gegen Spritzöl abschirmenden Dichtungsschürze.
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Derartige Abdichtungsvorrichtungen haben den Zweck zu verhindern,
daß eine übermäßige Schmierölmenge in die Brennkammer der Brennkraftmaschine längs
des Ventilführungsspaltes einströmt. Es ist eine bestimmte Minimalmenge an Schmiermittel
zur Schmierung erforderlich. Diese erforderliche Gesamtmenge ist gering, und dies
führt zu einem schwierigen Zumeßproblem, um zu vermeiden, daß eine übermäßige Schmiermittelmenge
verlorengeht, und um die anderen Probleme auszuschalten; die dadurch entstehen,
daß eine übermäßige Schmiermittelmenge längs des Ventilschaftes nach unten fließt.
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Es ist bereits eine Abdichtung bekannt, bei der ein Dichtungsring
zwischen der Innenbohrung des Federtellers und dem Ventilschaft, und- zwar unterhalb
der Ventilkegelstücke angeordnet ist. Bei dieser bekannten Abdichtungsvorrichtung
erstreckt sich von der Außenseite des unteren Endes des Federtellers aus eine zylindrische
Hülse nach unten und um die Ventilführung herum. Bei dieser bekannten Abdichtungsanordnung
sind prinzipiell zwei voneinander getrennte Teile, und zwar ein Dichtungsring am
Ventilschaft und eine Hülse, vorgesehen, die das unters Ende des Federtellers umgibt.
Diese Teile müssen getrennt voneinander eingebaut werden, und dies führt zu Verzögerungen
bei der Fertigung und auch bei der Wartung. Weiterhin ergeben .sich Nachteile für
die Ersatzteillagerhaltung, da für einen Abdichtungszweck an einer bestimmten Stelle
der Brennkraftmaschine mehrere Teile auf Lager gehalten werden müssen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige
Vorrichtung zur Abdichtung zu schaffen, die die im vorstehenden aufgeführten Nachteile
nicht aufweist und die betriebssicher arbeitet.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Schürze und die
Dichtung derart einstückig miteinander verbunden sind, daß die Dichtung als über
den oberen Rand der Schürze radial vorspringender Wulst ausgebildet ist, der in
einer Ringnut in der Innenbohrung des Federtellers sitzt.
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In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine einstückige Ausbildung
einer Dichtung geschaffen, wobei das obere Ende dieser Dichtung in sicherer Weise
das Durchsickern von:` Schmieröl längs des Schaftes verhindert, während, die integrale
Schürze den Ventilführungsspalt sicher gegen Spritzöl abschirmt. Es braucht also
lediglich noch ein einziger Bauteil eingebaut und auf Lager gehalten werden, wobei
dieser einstückige Bauteil in sicherer Weise die beiden Betriebsfunktionen übernimmt,
für die bisher zwei voneinander getrennte Bauteile vorgesehen sein mußten.
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Mit Vorteil kann die Nut einen V-förmigen Querschnitt haben, und deren
Wandungen können unter einem Winkel zum Ventilschaftradius verlaufen. Hierdurch
wird eine besonders günstige Halterung bzw. Einspannung des Wulstes erzielt, und
weiterhin wird der Zusammenbau der Teile erleichtert. In diesem Fall kann es vorteilhaft
sein, daß der unter halb der Nut liegende Wandungsabschnitt der Innenbohrung des
Federtellers nach außen divergiert. Dieser Wandungsabschnitt kann gegen einen entsprechenden
Wandungsabschnitt der Schürze anliegen, wodurch eine gute Halterung der Dichtungsanordnung
erreicht wird.
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Es hat sich gezeigt, daß mit besonderem Vorteil die Schürze und der
Wulst aus einem thermoplastischenAzetalharz, insbesondere aus Polymethylenoxid"
hergestellt werden können: Dieses Material ist besonders
wärmebeständig
und weist spezielle gute mechanische Eigenschaften für diesen Zweck auf.
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Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt F i g. 1. eine Teilschnittansicht
des oberen Endes eines Ventilschaftes mit Ventilschaftführung und der erfindungsgemäßen
Abdichtung und F i g. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Ventilschaftabdichtung.
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In F i g. 1 ist bei 21 schematisch das obere Ende einer Ventilschaftführung
dargestellt. Am unteren Ende des Ventilschaftes 14 sitzt ein nicht dargestellter
Ventilteller.
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Schmieröl, welches längs des Schaftes 14 nach unten strömt, kann durch
den Ventilführungsspalt zwischen dem Schaft 14 und der Führung 21 hindurchsickern.
Dies ist wegen des Ölverlustes nachteilig, und weiterhin bringt dies den Nachteil
mit sich, daß dieses Öl mit den Brenngasen der Brennkraftmaschine verbrennt, was
zu Rauchentwicklungen führt und was dazu führen kann, daß sich Kohlenstoff in der
Brennkammer ausbildet. Es ist unbedingt erforderlich, die im Ventilführungsspalt
vorhandene Ölmenge auf die erforderliche Minimalmenge zu beschränken, die zu Schmierungszwecken
ausreicht.
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Am oberen Ende des Schaftes 14 ist eine Aufnahmenut für die Ventilkegelstücke
17, 18 vorgesehen. Mittels dieser Ventilkegelstücke 17, 18 wird ein Federteller
19 am Ventilschaft 14 gehalten. Dieser Federteller 19 nimmt das obere Ende der Ventilfeder
20 auf, deren unteres Ende sich am Zylinderkopf abstützt.
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Der Federteller weist einen radial nach außen sich erstreckenden Flansch
22 und einen rohrförmigen Ansatz 23 auf, der eine Innenbohrung 32 hat. Diese Innenbohrung
verläuft nach oben konisch und liegt oben gegen die Ventilkegelstücke in an sich
bekannter Weise an.
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Der Federteller 19 weist in der Innenbohrung 32 eine Ringnut 33 auf,
welche einen radial vorspringenden Wulst 34 aufnimmt, der am oberes Ende einer Schürze
35 der Dichtung ausgebildet ist. Dieser Wulst wird in der Ringnut 33 festgehalten,
um die Schürze 35 zu tragen und um eine wirksame Abdichtung gegen die Innenbohrung
32 zu bilden. Der Wulst 34 liegt gegen den glatten Ventilschaft 14 mit Preßsitz
an und verhindert so, daß Öl längs des Schaftes nach unten strömen kann. Das untere
Ende der Innenbohrung 32 ist nach außen bei 33 a erweitert, wie in den F i g.1 und
2 dargestellt. Dadurch können die Teile leicht zusammengebaut werden, und zwar dadurch,
daß der Wulst 34 in die Ringnut 33 eingerückt wird und dort einschnappt. Die Ringnut
33 kann einen V-förmigen Querschnitt haben. Die Ringnut 33 bildet eine erste konisch
verlaufende ringförmige Oberfläche 33 b, die, wie F i g. 2 zeigt, nach innen zur
Innenbohrung 32 des Federtellers und axial nach oben weist. Der Wulst 34 liegt mit
einem nach außen weisenden Oberflächenabschnitt gegen die Oberfläche 33 b an. Die
V-förmige Ringnut 33 weist ferner bei 33 a eine zweite ringförmige Oberfläche auf,
die axial nach abwärts weist. Die Dichtung 31 weist einen Abschnitt auf, der unmittelbar
unterhalb des Wulstes 34 liegt und der eine Oberfläche 31 a hat, die im allgemeinen
axial nach oben weist und die gegen den Abschnitt 33 a der Innenbohrung 32 des Federtellers
anliegt. Durch diese Ausbildung wird die Dichtung fest zwischen dem Federteller
und dem Schaft eingespannt, so daß diese Dichtung vom Federteller getragen wird
und in ihrer richtigen axialen Lage angeordnet wird.
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Die in F i g. 1 dargestellte Dichtung 31 kann mit Vorteil aus einem
Kunststoff hergestellt sein. Dadurch ist es möglich, eine Dichtung mit ausreichender
Stärke zu fertigen, um die Steifigkeit zu erhalten, die erforderlich ist, damit
sich die Dichtung vom Federteller axial nach unten erstreckt, und dabei kann noch
eine ausreichende Federungswirkung erzielt werden, so daß das gleiche Material der
einstückigen Dichtung als Abdichtung verwendet werden kann, die zwischen der Innenbohrung
des Federtellers und dem Ventilschaft eingespannt werden kann und die sich auf Grund
ihrer Federwirkung selbst gegen diese Teile andrückt, um eine Dichtung zu erzielen.
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Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial für die Dichtung ist ein thermoplastisches
Azetalharz. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Polymethylenoxid
verwendet, welches bei Zimmertemperatur eine Reißfestigkeit von 700 kg/cm2 hat,
und zwar mit nicht genau festliegender Fließgrenze. Dieses Material weist einen
Biegemodul von 28 700 kg/cm2 auf, und die Festigkeitseigenschaften des Materials
werden durch Feuchtigkeit in außerordentlich geringem Maß beein$ußt. Das Polymer
hat bei hohen Temperaturen eine große Festigkeitsbeständigkeit und ist deshalb für
Motoren sehr gut geeignet. Beispielsweise hat das Polymer bei 93° C eine Zugfestigkeit
von 420 kg/cm2. Es sei bemerkt, daß wärmehärtbare Kunststoffe und Elastomere für
die Dichtung und die Abschirmung verwendet werden können.
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Das Material hat ein geringes Gewicht und weist im wesentlichen ein
Sechstel des Gewichtes von Metall auf und ist deshalb sehr gut für dynamische Bauteile
geeignet. Die Spannungen an den Verbindungsstellen zwischen der Dichtung und dem
Federteller werden, verglichen mit ähnlichen Metallbauteilen, erheblich herabgesetzt.
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Es kann zweckmäßig sein, in der Dichtung oder in der Schürze zur Steuerung
der Schmiermittelströmung eine kleine Bohrung vorzusehen, die als Zumeßdüse wirkt.