DE19539266A1 - Ventilschaftdichtung für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilschaftdichtung für Verbrennungskraftmaschi­ nen, umfassend ein Dichtelement das aus einem elastomeren Werkstoff herge­ stellt ist und eine Dichtlippe aufweist die den Ventilschaft dichtend umschließt, einen metallischen Verstärkungskörper und ein Stützelement, das den metallischen Verstärkungskörper trägt und einen Stützflansch aufweist, auf dem sich eine Schraubenfeder, welche das Ventil in der geschlossenen Position hält, abstützt.

Die Abdichtung zwischen der Dichtung und dem Ventilschaft hat das Ziel, den Motorölverbrauch und die Verunreinigungen zu reduzieren, die normalerweise durch Ölleckagen verursacht werden, die vom Raum, in dem die Ventilgehäuse angeordnet sind, zur Verbrennungskammer durch den Zwischenraum zwischen dem Schaft eines jeweiligen Ventils und den betreffenden Führungsbuchsen, gelangen. Eine neuere Art der Dichtung wurde vorgestellt unter Hinzufügung einer Sockelplatte für die Abstützung der Ventilrückstellfeder, eine der Haupt­ funktionen einer Ventilschaftdichtung. Das konnte durch einen die Dichtung ra­ dial umschließenden metallischen Verstärkungskörper erreicht werden, der an einem Stützelement festgelegt ist, der sich wiederum auf dem Motorgehäuse abstützt und zugleich mit einem Flansch versehen ist, auf dem sich eine Schraubenfeder koaxial zum Ventil unter Druckvorspannung abstützt.

Bei der bekannten Lösung ist der metallische Verstärkungskörper, mit dem die Dichtung verbunden ist, an dem Stützelement festgelegt.

Das Hauptproblem einer solchen Dichtungsanordnung ist die nicht ebene Ober­ fläche des Stützelements, das Störungen der Positionierung der Dichtlippe be­ züglich des Ventilschafts verursacht.

In Einzelfällen, bei denen das Stützelement bezüglich des Ventilschaftes nicht exakt zentriert ist, sitzt die Dichtlippe derart auf dem Ventilschaft, daß verstärkt Leckagen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Dichtung zu zeigen, welche die oben beschriebenen Unzulänglichkeiten nicht aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Dichtung erreicht, die einen metallischen Verstärkungskörper aufweist der in einem Stützkörper beweglich eingehängt ist und Bewegungen begrenzter Amplituden um eine zur Längsachse der Dichtung im wesentlichen senkrechten Achse ausführen kann.

Dank einer solchen Lösung sind die beiden für eine solche Dichtung charakteri­ stischen Funktion, die Abdichtung des Ventilschaftes und die Abstützung eines Federendes, durch zwei kinematisch voneinander getrennte Bauteile realisiert. Dies erlaubt eine einwandfreie Positionierung der Dichtlippe bezüglich des Ventil­ schaftes auch dann, wenn das Stützelement bezüglich der Ventilachse nicht exakt zentriert ist.

Daraus ergibt sich, daß mögliche Nichtorthogonalitäten zwischen der Oberfläche des Motorblocks und der Ventilachse keine Auswirkungen auf die Ventilabdichtung haben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende detail­ lierte Beschreibung mit bezug auf die beigefügten Zeichnungen offenbart.

Fig. 1 zeigt schematisch den Ventilbereich einer Verbrennungskraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab den Teil der in Zeichnung 1, mit dem durch Pfeil II gekennzeichneten Teil der Zeichnung,

Fig. 3 zeigt den axialen Teil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

Fig. 4 zeigt detailliert den Ausschnitt der mit Pfeil IV in Fig. 4 angedeutet ist,

Fig. 5 zeigt das erfindungsgemäße Stützelement.

In Fig. 1 ist ein mit 1 bezeichnetes Ventil einer Verbrennungskraftmaschine für Kraftfahrzeuge gezeigt, wobei der Ventilkopf 2 an der Einlaß- und Auslaßöff­ nung 4 der Verbrennungskammer anliegt.

Das Ventil 1 weist einen Ventilschaft 6 auf, der in einem Lagerfutter 8 geführt ist, das wiederum in einem Gehäuse 10 im oberen Teil des Motorblocks 12 fest­ gelegt ist. Das Ventil 1 wird gegen die Einlaß- und Auslaßöffnung 4 mittels einer unter Druckvorspannung stehenden Schraubenfeder 14 gedrückt, deren Ende sich auf einem Anschlag 16 abstützt, welcher mit dem Ende des Schaftes 6 ver­ bunden ist. Das andere Ende der Schraubenfeder stützt sich auf einem Stütz­ flansch 18 eines Stützelementes 20, das Teil der Dichtungsanordnung 22 ist, ab. Der Stützflansch 18 des Stützelementes 20 soll den direkten Kontakt zwischen der Feder und der Oberfläche 24 des oberen Teils des Motorblocks 12, der üblicherweise aus Gußmaterial (typisch Aluminium) hergestellt ist, ver­ meiden. In bekannter Art und Weise ist das Ventil 1 über einen Schwinghebel 26 oder eine Nockenwelle (nicht dargestellt) gesteuert.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Dichtungsanordnung 22, die ein aus elastomerem Werkstoff gefertigtes Dichtelement 28 aufweist, welches wiederum mit einer Dichtlippe 30, die mittels einer Ringfeder 32 an den Ventilschaft 6 gepreßt wird, einstückig verbunden ist. Das Dichtungselement 28 weist eine statische Dicht­ zone 34 auf, mit welcher es mit einem Festsitz auf das Lagerfutter 8 des Ventils 1 aufgezogen ist. Das Dichtelement 28 ist in dem metallischen Verstärkungs­ körper 36 festgelegt, welcher durch Arbeitsgänge wie Tiefziehen oder Schneiden aus einer Metallplatte hergestellt wird. Gemäß der Erfindung ist der metallische Verstärkungskörper 36 im Stützkörper 20 beweglich eingehängt. Der metallische Verstärkungskörper 36 ist in Richtung der Längsachse der Dichtung 38 bezüglich des Stützkörpers 20 unbeweglich angeordnet, kann aber bezüglich einer zur Längsachse der Dichtung 38 im wesentlichen orthogonal verlaufenden Achse Schwingungen begrenzter Amplitude ausführen. Im folgenden soll lediglich eine vorteilhafte Ausgestaltung der beweglichen Verbindung zwischen dem Verstärkungskörper 36 und dem Stützelement 20 beschrieben werden, obgleich die Erfindung alle denkbaren Ausführungen beinhaltet, welche eine gegenseitige Bewegung zwischen den beiden Elementen erlaubt.

In Fig. 4 ist der Verstärkungskörper 36 ausschnittsweise dargestellt, der einen ersten Randabschnitt 39, welcher beispielsweise in einer zylindrischen Form ausgeführt ist, aufweist, die umfangsseitig von einer radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche 40 des Stützelementes 20 mit einem radialen Abstand 47 umgeben ist, so daß der Verstärkungskörper 36 innerhalb der radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche kleinere Bewegungen ausführen kann. Der Verstärkungskörper 36 weist einen ersten Radialvorsprung 44 auf, der in radialer Richtung über den ersten Randabschnitt 39 hinausreicht, und dessen Breite dem radialen Abstand 42 im wesentlichen entspricht. Der erste Radialvorsprung 44 entsteht als Abquetschrand, der unvermeidlich während des Abschervorganges entsteht. Der Abschervorgang trennt den Verstärkungskörper 36 von der Metallplatte nach den üblichen Tiefzieh- und Schneidvorgängen. Zur Herstellung des ersten Radialvorsprunges 44 ist daher kein weiterer Produktionsschritt notwendig.

In den Fig. 4 und 5 erkennt man am Stützelement 20 an der radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche 40 einen ersten und einen zweiten radial nach innen weisenden Ringvorsprung 46 und 48. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, ist sowohl der erste wie auch der zweite radial nach innen weisende Ringvorsprung in Umfangsrichtung unterbrochen, wobei die Unterbrechungen zueinander auf Lücke angeordnet sind. Die Anordnung in Umfangsrichtung 50 und 52 wird durch eine strichpunktierte Linie angedeutet, wobei die Umfangslinien 50 und 52 einen Abstand zueinander in Richtung der Längsachse 38 aufweisen. Der Bereich zwischen diesen Umfangslinien ist als statische Dichtzone 54 aus­ gebildet, in welcher der Abquetschrand 44 des Verstärkungskörpers 36 schnappverschlußartig festgelegt ist. Der erste Ringvorsprung 46 weist vorteil­ hafterweise eine geringere Höhe auf als der zweite Ringvorsprung 48. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel ist der erste und der zweite nach innen weisende radiale Ringvorsprung dadurch hergestellt, daß ein passendes Werkzeug in Richtung des Pfeiles 56 in das Stützelement eingeschoben wird, wobei durch die radial nach außen überstehenden Schneiden 60 und 62 Material vom Stütz­ element 20 abgeschert wird, um sich vor den Schneiden aufzubauen. Der radial nach innen weisende erste und zweite Ringvorsprung entsteht an der Stelle, an welcher die Vorwärtsbewegung des Werkzeuges 58 gestoppt wird. Eine unter­ schiedlich starke Ausbildung des ersten und des zweiten nach innen weisenden Ringvorsprungs 46 und 48 ist einerseits dadurch zu erreichen, daß die beiden Schneiden 60 und 62 bezüglich der Längsachse 38 variierende Abstände auf­ weisen oder durch in radialer Richtung verschieden hohe Schneiden. Die Dichtungsanordnung wird durch das Einführen des Verstärkungskörpers 36, an welchem bereits das Dichtelement 28 festgelegt ist, in das Stützelement 20 hergestellt. Der Verstärkungskörper 36 wird in Richtung des Pfeiles 56 aus Fig. 5 in das Stützelement 20 eingebracht. Während des Einführens muß der erste Radialvorsprung des Verstärkungskörpers 36 über den ersten nach innen weisenden Ringvorsprung 46 ohne anzuhalten geschoben werden. Der zweite radial nach innen weisende Ringvorsprung 48 legt aufgrund seines größeren ra­ dial nach innen weisenden Vorsprungs die Position des Verstärkungskörpers 36 bezüglich des Stützelements 20 fest. In Richtung der Längsachse 38 wird der Verstärkungskörper 36 zwischen dem ersten und zweiten radial nach innen weisenden Ringvorsprung 46 und 48 gehalten. Die geringe Ausdehnung in Längsrichtung 38 der Verbindungszone zwischen dem Verstärkungskörper 36 und dem Stützelement 20 erlaubt dem Dichtelement 28 im Vergleich zum Stützelement 20 oszillierende Bewegungen aufgrund von außen angreifenden Kräften auszuführen. Daher kann sich die Dichtlippe 30 der Dichtung bezüglich des Ventilschaftes exakt zentrieren, auch dann, wenn das Stützelement 20 be­ züglich der Ventilachse nicht exakt zentriert ist.

Claims (6)

1. Ventilschaftdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, umfassend ein Dichtelement, das aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt ist und eine Dichtlippe aufweist, die dichtend am Ventilschaft anliegt, einen metallischen Verstärkungskörper, der einstückig mit dem Dichtelement ausgebildet ist und ein den metallischen Verstärkungskörper tragendes Stützelement, das einen Stützflansch aufweist, auf dem sich eine Schraubenfeder, welche das Ventil in der geschlossenen Position hält, abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Verstärkungskör­ per (36) im Stützkörper (20) beweglich eingehängt ist und Bewegungen begrenzter Amplituden um eine zur Längsachse (38) der Dichtung (22) im wesentlichen senkrechten Achse ausführen kann.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Verstärkungskörper (36) einen zylindrischen ersten Randab­ schnitt (39) aufweist, der einstückig mit einem radial nach außen weisen­ den ersten Radialvorsprung (44) ausgebildet ist, der eine begrenzte Länge in Richtung der Längsachse (38) der Dichtung (22) aufweist und schnappverschlußartig zwischen einem ersten und einem axial beab­ standeten zweiten, jeweils radial nach innen weisenden, Ringvorsprung (46, 48) des Stützelementes (20) festgelegt ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste radial nach außen weisende Ringvorsprung des metallischen Ver­ stärkungskörpers (36) als Abquetschrand (44) ausgebildet ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite radial nach innen weisende Ringvorsprung (46, 48) ein zahnradartiges, lückiges Profil in Umfangsrichtung aufweist, wobei die einzelnen Erhebungen einen Abstand zueinander aufweisen und aufgrund von vom Stützelement (20) parallel zur Längsachse (38) der Dichtung (22) abgescherten Materials entstehen.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische erste Randabschnitt (39) des metallischen Verstärkungs­ körpers (36) von der radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche (40) des Stützelements (20) mit einem radialen Abstand (42) umschlossen wird, so daß der metallische Verstärkungskörper (36) Bewegungen be­ züglich einer zur Längsachse (38) im wesentlichen orthogonalen Achse ausführen kann.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen des ersten und des zweiten radial nach innen weisenden Ringvorsprungs (46, 48) des Stützelementes (20) zueinander einen auf eine Phasenverschiebung zurückzuführenden Winkel in Umfangsrichtung aufweisen.