DE19539266C2 - Ventilschaft-Dichtungsanordnung für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilschaft-Dichtungsanordnung für Verbrennungskraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Abdichtung am 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 des jeweiligen Ventils und der betreffenden Führungsbuchse gelangen.

Die EP 0 639 695 A1 zeigt eine gattungsgemäße Dichtungsanordnung, bei der ein die eigentliche Dichtung radial umschließender metallischer Verstärkungskörper vorhanden ist, der an einem Stützelement festgelegt ist, das 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 Dich­ tung verbunden ist, an dem Stützelement festgelegt.

Das Hauptproblem bei einer solchen Dichtungsanordnung ist die nicht ebene Ober­ fläche des Stützelements, die Störungen der Positionierung der Dichtlippe bezüglich 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 Dichtungsanordnung zu schaffen, bei der die Dichtlippe störungsfrei positioniert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Dichtungsanordnung gemäß dem Kennzeichnen des Anspruchs 1 erreicht.

Dank einer solchen Lösung sind die beiden für eine solche Dichtungsanordnung charakteristischen Funktionen, 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 Ventilschaftes 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 detaillierte 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 in Fig. 1 durch den Pfeil II gekennzeichneten Teil des Ventilbereichs.

Fig. 3 zeigt den axialen Teil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.

Fig. 4 zeigt detailliert den Ausschnitt, der mit Pfeil IV in Fig. 3 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- bzw. Auslaßöffnung 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 festgelegt ist. Das Ventil 1 wird gegen die Einlaß- bzw. 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 verbunden ist. Das andere Ende der Schraubenfeder stützt sich auf einem Stützflansch 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, vermeiden. 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 Dichtzone 34 auf, mit welcher es mit einem Festsitz auf das Lagerfutter 8 des Ventils 1 aufgezogen ist. Das Dichtelement 28 ist in dem metallischen Verstärkungskörper 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 38 der Dichtung bezüglich des Stützkörpers 20 unbeweglich angeordnet, kann aber bezüglich einer zur Längsachse 38 der Dichtung 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.

In Fig. 4 ist der Verstärkungskörper 36 ausschnittsweise dargestellt, der einen ersten Randabschnitt 39 aufweist, welcher beispielsweise in einer zylindrischen Form ausgeführt ist und umfangsseitig von einer radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche 40 des Stützelementes 20 mit einem radialen Abstand 42 umgeben ist, so daß der Verstärkungskörper 36 innerhalb der radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche kleinere Bewegungen ausführen kann. Der Verstärkungskörper 36 weist einen Radialvorsprung 44 auf, der in radialer Richtung über den Randabschnitt 39 hinausreicht, und dessen Breite dem radialen Abstand 42 im wesentlichen entspricht. Der Radialvorsprung 44 entsteht als Abquetschrand, der unvermeidlich während des bei der Herstellung des Verstärkungskörpers 36 aus einer Metallplatte durchgeführten Abschervorgangs entsteht. Der Abschervorgang trennt den Verstärkungskörper 36 von der Metallplatte nach den üblichen Tiefzieh- und Schneidvorgängen. Zur Herstellung des 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 ausgebildet, in welcher der Abquetschrand 44 des Verstärkungskörpers 36 schnappver­ schlußartig festgelegt ist. Der erste Ringvorsprung 46 weist vorteilhafterweise eine geringere Höhe auf als der zweite Ringvorsprung 48. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel werden 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 Stützelement 20 abgeschert wird, das sich vor den Schneiden aufbaut. Der radial nach innen weisende erste und zweite Ringvorsprung entstehen an der Stelle, an welcher die Vorwärtsbewegung des Werkzeuges 58 gestoppt wird. Eine unterschiedlich starke Ausbildung des ersten und des zweiten nach innen weisenden Ringvorsprungs 46 und 48 ist dadurch zu erreichen, daß die beiden Schneiden 60 und 62 bezüglich der Längsachse 38 variierende Abstände oder in radialer Richtung verschieden hohe Schneiden aufweisen. 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 in Fig. 5 gezeigten Pfeiles 56 in das Stützelement 20 eingebracht. Während des Einführens muß der Radialvorsprung 44 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 radial 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 (5)

1. Ventilschaft-Dichtungsanordnung für Verbrennungskraftmaschinen, umfassend ein Dichtelement (28), das aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt ist und eine Dichtlippe (30) aufweist, die dichtend am Ventilschaft (6) anliegt, einen metallischen Verstärkungskörper (36), der einstückig mit dem Dichtelement (28) ausgebildet ist, und ein den metallischen Verstärkungskörper (36) tragendes Stützelement (20), das einen Stützflansch (18) aufweist, auf dem sich eine Schraubenfeder (14) abstützt, welche das Ventil (1) in der geschlossenen Position hält, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Verstärkungskörper (36) im Stützelement (20) beweglich eingehängt ist und Bewegungen mit begrenzter Amplitude um eine zur Längsachse (38) der Dichtungsanordnung (22) im wesentlichen senkrechten Achse ausführen kann.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Verstärkungskörper (36) einen zylindrischen Randabschnitt (39) aufweist, der einstückig mit einem radial nach außen weisenden Radialvorsprung (44) ausgebildet ist, der eine geringe Länge in Richtung der Längsachse (38) der Dichtungsanordnung (22) aufweist und schnappverschlußartig zwischen einem ersten und einem dazu 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 radial nach außen weisende Radialvorsprung (44) des metallischen Ver­ stärkungskörpers (36) als Abquetschrand ausgebildet ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite radial nach innen weisende Ringvorsprung (46, 48) in Umfangsrichtung mehrmals unterbrochen sind, wobei die einzelnen Erhebungen der Ringvorsprünge (46, 48) einen Abstand zueinander aufweisen und durch vom Stützelement (20) parallel zur Längsachse (38) der Dichtungsanordnung (22) abgeschertes Material gebildet sind.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Randabschnitt (39) des metallischen Verstärkungskörpers (36) von der radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche (40) des Stütz­ elements (20) mit einem radialen Abstand (42) umschlossen wird, so daß der metallische Verstärkungskörper (36) Bewegungen bezüglich einer zur Längs­ achse (38) der Dichtungsanordnung (22) im wesentlichen orthogonalen Achse ausführen kann.