DE19724987A1 - Internal combustion motor camshaft valve operation ring channel seal - Google Patents
Internal combustion motor camshaft valve operation ring channel sealInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtung eines Ringkanals zur Weiterleitung eines Servomittels wie Hydraulikmittel.The invention relates to a seal of an annular channel for forwarding a Servo means such as hydraulic fluid.
Eine derartige Dichtung ist in der DE-OS 195 02 496 offenbart. Hier sind im Bereich einer Anschlußkonsole zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu einer Nockenwellenverstelleinrichtung innerhalb eines mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Bauteils zwei Ringkanäle zur Zuleitung von Hydraulikmittel zur Vorrichtung angeordnet. Zwischen den Ringkanälen und axial nach außen sind diese Ringkanäle durch Dichtringe abgedichtet. Diese verlaufen in Ringnuten des nockenwellenfesten Bauteils. Mit steigender Relativgeschwindigkeit des Bauteils zur Anschlußkonsole ist ein zunehmender Materialabtrag im Bereich der Bohrung der Anschlußkonsole festzustellen. Versuche haben ergeben, daß die Dichtringe an ihrem Umfang ebenfalls eine Relativgeschwindigkeit in bezug auf die Bohrung der Anschlußkonsole im Bereich zwischen Null und Nocken wellendrehzahl aufweisen. Verstärkt wird dieser nachteilige Effekt des Ver schleißes der Bohrung der Anschlußkonsole dann, wenn extrem schmale Dicht ringe appliziert werden. Ebenfalls ist festzustellen, daß beim Betrieb der Brenn kraftmaschine das in den Ringkanälen an liegende Hydraulikmittel über der Zeit gesehen zunehmend Feinschmutz trägt, welcher nicht bzw. noch nicht vom Filtersystem zurückgehalten wurde bzw. noch nicht sedierte. Dieser Fein schmutz übt eine zusätzliche Schmirgelwirkung an der Bohrung der Anschluß konsole aus.Such a seal is disclosed in DE-OS 195 02 496. Here are in Area of a connection console for supplying hydraulic fluid to a Camshaft adjustment device within a rotationally fixed with the camshaft connected component two ring channels for supplying hydraulic fluid for Device arranged. Are between the ring channels and axially outwards these ring channels sealed by sealing rings. These run in ring grooves of the camshaft-fixed component. With increasing relative speed of the Component to the connection console is an increasing material removal in the area the hole in the connection bracket. Experiments have shown that the sealing rings also have a relative speed in relation to their circumference on the hole in the connection bracket in the area between zero and cam have shaft speed. This disadvantageous effect of the Ver wear of the hole in the connection bracket when extremely narrow sealing rings are applied. It should also be noted that when operating the Brenn the hydraulic fluid in the ring channels over time seen increasingly wearing fine dirt, which is not or not yet from Filter system was held back or not yet sedated. That fine Dirt has an additional sanding effect on the connection hole console off.
Diesem Verschleiß versuchte die Fachwelt bisher dadurch zu begegnen, indem sie beispielsweise in derartige Bohrungen von Anschlußkonsolen separate Buchsen aus einem relativ harten und verschleißarmen Werkstoff einbaute. Ebenfalls ist es allgemein aus dem Stand der Technik bekannt, Dichtringe für solche Axialdichtungen im Bereich von Ringkanälen von relativ zueinander rotierenden Bauteilen an ihrem Außenmantel bzw. im Bereich der Seitenflächen mit Schmiernuten zu versehen. Aufgrund der Schmiernuten soll sich mit zuneh mender Relativgeschwindigkeit ein hydrodynamischer Schmierfilm ausbilden.So far, experts have tried to counter this wear by: they separate them from connection consoles in such bores, for example Bushes built from a relatively hard and low-wear material. It is also generally known from the prior art, sealing rings for such axial seals in the area of ring channels relative to each other rotating components on their outer jacket or in the area of the side surfaces to be provided with lubrication grooves. Due to the lubrication grooves should increase with form a hydrodynamic lubricating film at the relative speed.
Diese Schmiernuten erfordern wie die obengenannte Buchse einen zusätzlichen Bauaufwand.Like the bushing mentioned above, these lubrication grooves require an additional one Construction effort.
Aufgrund des aufgeführten Verschleißes, welcher sich während des Betriebes der Vorrichtung weiter verstärkt, nimmt zudem die Leckage an Hydraulikmittel von einem Ringkanal zum anderen bzw. von einem Ringkanal in die Umge bungskonstruktion zu. Diese Leckage erfordert in nachteiliger Art und Weise höhere Fördermengen an Hydraulikmittel bzw. verringert die Verstellgeschwin digkeit eines vom Hydraulikmittel beaufschlagten hydraulischen Verstellkolbens.Due to the listed wear, which occurs during operation the device further increases, the leakage of hydraulic fluid also increases from one ring channel to another or from one ring channel to the other exercise construction too. This leakage requires disadvantageously higher flow rates of hydraulic fluid or reduced adjustment speed of a hydraulic adjusting piston acted upon by the hydraulic medium.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei welcher die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesonde re mit einfachen Mitteln der genannte Verschleiß im radialen Kontaktbereich deren Dichtrings weitestgehend beseitigt ist.The object of the invention is therefore to provide a seal of the aforementioned type create, in which the disadvantages shown are eliminated and in particular re with simple means the wear in the radial contact area whose sealing ring has been largely eliminated.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfin dung Gegenstand der nachfolgenden Unteransprüche sind. Es wird an dieser Stelle nachdrücklich betont, daß sich die Erfindung nicht nur auf Abdichtmaß nahmen im Bereich von Anschlußkonsolen zur Zuleitung von Hydraulikmittel für Vorrichtungen zur Nockenwellenverstellung erstreckt. Denkbar ist eine Anwendung auf jedem Gebiet der Technik, auf dem es gilt, zueinander rotieren de Bauteile wie eine von einer Bohrung umschlossene Welle, wobei wenigstens eines der Bauteile einen Ringkanal aufweist, axial abzudichten.According to the invention, this object is characterized by the features of the Part of claim 1 solved, expedient concretizations of the inven are subject of the following subclaims. It will be on this Point emphatically emphasizes that the invention is not only a seal took in the area of connection consoles for the supply of hydraulic fluid extends for devices for camshaft adjustment. One is conceivable Application in any field of technology where it is necessary to rotate with each other de components such as a shaft enclosed by a bore, at least one of the components has an annular channel to axially seal.
Vorteilhafterweise ist der als gesprengt ausgeführte Dichtring beispielsweise am Innenmantel der Bohrung so festgelegt, daß er die Winkelgeschwindigkeit des die Bohrung besitzenden Umgebungsteils aufweist. Die konische Ausführung des Dichtringes (konisch verjüngend) von seiner Anlagefläche weg bewirkt im Zustand von anliegendem Hydraulikmitteldruck eine Verstärkung seiner Anpreß kraft, da dem Hydraulikmitteldruck relativ viel Fläche radial nach außen gebo ten wird. Vorteilhafterweise wird der Dichtringdurchmesser so gering wie möglich gewählt, um die Fläche seiner Ringseiten, in welche der Durchmesser quadratisch eingeht, so gering wie möglich zu gestalten. Dadurch ist die radial nach außen wirkende Komponente des Hydraulikmitteldrucks relativ groß.Advantageously, the sealing ring designed as a blown-up is, for example, on Inner jacket of the hole set so that he the angular velocity of the the surrounding area has the bore. The conical version of the sealing ring (conical tapering) away from its contact surface Condition of the applied hydraulic medium pressure an intensification of his contact pressure force, because the hydraulic fluid pressure bends a relatively large area radially outwards will. The sealing ring diameter is advantageously as small as possible chosen to the area of its ring sides in which the diameter incoming square, as low as possible. This makes it radial component of the hydraulic medium pressure acting outwards is relatively large.
Außerdem ist es wahlweise vorgeschlagen, Ringseiten der Ringnut in Richtung zur anliegenden Mantelfläche des Dichtringes konisch verjüngend herzustellen.In addition, it is optionally proposed that ring sides of the ring groove in the direction to produce a conical taper to the contact surface of the sealing ring.
Somit liegt nur eine geringe Kontaktfläche zwischen den Ringseiten des Dicht ringes und den Ringseiten der Ringnut vor und bei Erstinbetriebnahme der Dichtung, beispielsweise an einer Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung, wird eine schnelle Glättung der Kontaktflächen erreicht. Somit wird die gewoll te Leckage in diesem Kontaktbereich sehr gut zur Ausbildung des Druckraumes vor einer der Mantelflächen (Innen- oder Außenmantel) des Dichtringes herge stellt.Thus there is only a small contact area between the ring sides of the seal ringes and the ring sides of the ring groove before and when commissioning the Seal, for example on a device for adjusting the camshaft, rapid smoothing of the contact surfaces is achieved. So that is deliberate te leakage in this contact area is very good for forming the pressure chamber in front of one of the lateral surfaces (inner or outer jacket) of the sealing ring poses.
Die Sprengung des Dichtringes nach einem weiteren Unteranspruch gestattet zum einen dessen einfache Montage und zum anderen bewirkt dieser durch die Sprengung vorhandene Spalt eine zusätzliche Spülung mit Hydraulikmittel im Bereich der Ringseiten.The explosion of the sealing ring is permitted according to a further subclaim on the one hand, its simple assembly and, on the other hand, this results from the Blasting existing gap an additional flushing with hydraulic fluid in the Area of the ring sides.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will become apparent from the drawing explained. Show it:
Fig. 1 eine Anwendung der erfindungsgemäßen Dichtung im Bereich einer Anschlußkonsole zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu einer Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung eines Ventil triebs einer Brennkraftmaschine im Querschnitt und Fig. 1 shows an application of the seal according to the invention in the area of a connection console for supplying hydraulic fluid to a device for camshaft adjustment of a valve drive of an internal combustion engine in cross section and
Fig. 2 die Einzelheit Z nach Fig. 1. Fig. 2 shows the detail Z in FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine Möglichkeit eines Einbaus der erfindungsgemäßen Dichtung 1. Dargestellt ist eine Vorrichtung 17 zur Nockenwellenverstellung eines Ventil triebs einer Brennkraftmaschine. Diese Vorrichtung 17 weist ein mit einer Nockenwelle 19 drehfest verbundenes nockenwellenfestes Bauteil 18 auf. Das Bauteil 18 besitzt zwei axial nebeneinanderliegende Ringkanäle 2 und ist im Bereich der Ringkanäle 2 von einer Anschlußkonsole 16a zur Zuleitung von Hydraulikmittel umgeben. Die Ringkanäle 2 sind durch Dichtringe 10 axial voneinander getrennt. Diese Dichtringe 10 gleichen den nicht zu vermeidenden radialen Versatz einer Bohrung 5 der Anschlußkonsole 16a und einer Mantel fläche 3 (siehe Fig. 2) des Bauteils 18 aus. Auf eine nähere Beschreibung der Vorrichtung 17 und der an ihr getroffenen Maßnahmen zur Hydraulikmittel zufuhr wird an dieser Stelle verzichtet, weil dies der Fachwelt ausreichend bekannt ist. Fig. 1 shows a way of installation of the gasket 1 according to the invention. A device 17 for camshaft adjustment of a valve drive of an internal combustion engine is shown. This device 17 has a camshaft-fixed component 18 which is connected in a rotationally fixed manner to a camshaft 19 . The component 18 has two axially adjacent ring channels 2 and is surrounded in the area of the ring channels 2 by a connection bracket 16 a for supplying hydraulic fluid. The ring channels 2 are axially separated from one another by sealing rings 10 . These sealing rings 10 equal the unavoidable radial offset of a bore 5 of the connection bracket 16 a and a jacket surface 3 (see FIG. 2) of the component 18 . A more detailed description of the device 17 and the measures taken to supply hydraulic fluid is omitted at this point, because this is sufficiently known to the expert.
Aus Fig. 2 kann sich der Fachmann ein allgemeines Beispiel für die Ausbil dung der erfindungsgemäßen Dichtung 1 entnehmen. Das nockenwellenfeste Bauteil 18 wird hier allgemein als Welle 4 bezeichnet, wobei die Anschlußkon sole 16a als Umgebungsteil 6 mit Bohrung 5 dargestellt ist. Der Ringkanal 2 ist nur einseitig des Dichtringes 10 dargestellt, er kann sich auch beidseitig, wie in Fig. 1 beidseitig des mittleren Dichtrings 10 gezeigt, erstrecken. Die Welle 4 stellt das rotierende Bauteil dar, wohingegen das Umgebungsteil 6 fest angeord net ist. Die Welle 4 besitzt eine Ringnut 11. Diese Ringnut 11 weist Ringseiten 15, 16 auf, welche in Richtung zum Umgebungsteil 6 konisch verjüngend ausgebildet sind. Gegen die Bohrung 5 des Umgebungsteils 6 liegt der Dicht ring 10 mit seinem Außenmantel 12 fest an. Dies kann, muß jedoch nicht, schon bei nicht vorhandener Relativbewegung von Welle 4 zu Umgebungsteil 6 durch eine radial nach außen wirkende Vorspannung des Dichtringes 10 bewerkstelligt sein.From Fig. 2, a person skilled in the art can see a general example of the training of the seal 1 according to the invention. The camshaft-fixed component 18 is generally referred to here as shaft 4 , the connecting con sole 16 a being shown as a surrounding part 6 with a bore 5 . The ring channel 2 is only shown on one side of the sealing ring 10 , it can also extend on both sides, as shown in FIG. 1 on both sides of the middle sealing ring 10 . The shaft 4 represents the rotating component, whereas the surrounding part 6 is firmly angeord net. The shaft 4 has an annular groove 11 . This ring groove 11 has ring sides 15 , 16 which are designed to taper conically in the direction of the surrounding part 6 . Against the bore 5 of the surrounding part 6 , the sealing ring 10 lies firmly with its outer jacket 12 . This can, but need not, be accomplished by a radial outward bias of the sealing ring 10 even in the absence of a relative movement from the shaft 4 to the surrounding part 6 .
Zwischen einem Innenmantel 13 des Dichtringes 10 und der Ringnut 11 ist radial innen ein Druckraum 14 für das Hydraulikmittel hergestellt. Gleichzeitig ist zu erkennen, daß Ringseiten 8 und 9 des Dichtringes 10 in Richtung vom Außenmantel 12 weg sich verjüngen. Mit zunehmend steigendem Hydraulik mitteldruck, welches Hydraulikmittel durch die axial gering beabstandeten Ringseiten 8, 9 des Dichtringes 10 von den Ringseiten 15 und 16 der Ringnut 11 in den Druckraum 14 geleitet werden kann, verstärkt sich die Anpreßkraft des Dichtringes 10 radial nach außen an die Bohrung 5 durch die spezielle geometrische Gestaltung des Dichtringes 10. Dessen konisch ausgebildeten Ringseiten 8, 9 bewirken eine vergrößerte projizierte Fläche für den radial nach außen wirkenden Druck und somit eine Verkleinerung dessen in Axialrichtung wirkender Komponente. Eine Ringfläche 7 zwischen Umgebungsteil 6 und Welle 4 ist zwar so gering wie möglich bemessen, jedoch ausreichend groß für eine Hydraulikmittelzufuhr zum Druckraum 14. Durch die eben genannte Konizität des Dichtringes 10 wird mit einfachen Mitteln und unter allen Be triebsbedingungen garantiert, daß der Dichtring 10 fest an der Bohrung 5 anliegt und somit keine indifferente Rotationsbewegung ausführt.A pressure chamber 14 for the hydraulic medium is produced radially on the inside between an inner jacket 13 of the sealing ring 10 and the annular groove 11 . At the same time it can be seen that ring sides 8 and 9 of the sealing ring 10 taper away in the direction away from the outer jacket 12 . With increasing hydraulic medium pressure, which hydraulic medium can be passed through the axially slightly spaced ring sides 8 , 9 of the sealing ring 10 from the ring sides 15 and 16 of the annular groove 11 into the pressure chamber 14 , the pressing force of the sealing ring 10 increases radially outward to the bore 5 due to the special geometric design of the sealing ring 10 . Its conical ring sides 8 , 9 cause an enlarged projected area for the radially outward pressure and thus a reduction in its component acting in the axial direction. An annular surface 7 between the surrounding part 6 and the shaft 4 is dimensioned as small as possible, but is sufficiently large for a hydraulic medium supply to the pressure chamber 14 . Due to the conicity of the sealing ring 10 just mentioned, it is guaranteed with simple means and under all operating conditions that the sealing ring 10 bears firmly against the bore 5 and thus does not perform an indifferent rotational movement.
Die Konizität der Ringseiten 15, 16 der Ringnut 11 in Verbindung mit der Konizität der Ringseiten 8, 9 des Dichtringes 10 bewirkt eine sehr geringe Reibung in diesem Bereich und eine schnelle Glättung der eventuellen Kontakt flächen. Somit wird bei Erstinbetriebnahme der Dichtung 1 an einer entspre chenden Vorrichtung 17 beispielsweise ein schnelles Einlaufen der Kontakt flächen und somit ein schnelles Herstellen eines gewünschten Minimalspiels zwischen diesen Kontaktflächen 8, 15 und 9, 16 geschaffen. Planlauffehler in diesem Bereich werden äußerst schnell eliminiert.The taper of the ring sides 15 , 16 of the annular groove 11 in connection with the taper of the ring sides 8 , 9 of the sealing ring 10 causes a very low friction in this area and a quick smoothing of the possible contact surfaces. Thus, when the seal 1 is put into operation for the first time on a corresponding device 17, for example a rapid break-in of the contact surfaces and thus a rapid establishment of a desired minimum clearance between these contact surfaces 8 , 15 and 9 , 16 is created. Axial runout in this area is eliminated extremely quickly.
Fig. 1 zeigt, wie schon genannt, nur ein Bespiel einer Anwendung der erfin dungsgemäßen Dichtung 1. Denkbar sind alle Bereiche der Technik, bei denen ein Ringkanal zur Weiterleitung eines Servomittels zwischen einer Bohrung und einer Welle axial abgedichtet werden soll. Fig. 1, only an example shows as already mentioned, an application of the gasket 1 OF INVENTION to the invention. All areas of technology are conceivable in which an annular channel for the forwarding of a servo means is to be axially sealed between a bore and a shaft.
11
Dichtung
poetry
22nd
Ringkanal
Ring channel
33rd
Mantelfläche
Lateral surface
44th
Welle
wave
55
Bohrung
drilling
66
Umgebungsteil
Neighborhood
77
Ringfläche
Ring surface
88th
Ringseite
Ring side
99
Ringseite
Ring side
1010th
Dichtring
Sealing ring
1111
Ringnut
Ring groove
1212th
Außenmantel
Outer jacket
1313
Innenmantel
Inner jacket
1414
Druckraum
Pressure room
1515
Ringseite
Ring side
1616
Ringseite
Ring side
1616
a Anschlußkonsole
a Connection console
1717th
Vorrichtung (zur Nockenwellenverstellung)
Device (for camshaft adjustment)
1818th
Bauteil
Component
1919th
Nockenwelle
camshaft
Claims (4)
- - der Ringkanal (2) verläuft in einer Mantelfläche (3) einer Welle (4) oder einer die Welle (4) umschließenden Bohrung (5) eines Umgebungsteils (6);
- - die Welle (4) und das Umgebungsteil (6) mit Bohrung (5) führen relativ zueinander eine rotatorische Bewegung aus und bilden miteinander eine Ringfläche (7);
- - die Ringfläche (7) ist in wenigstens eine Axialrichtung durch eine Ringseite (8 oder 9) eines Dichtringes (10) begrenzt;
- - der Dichtring (10) verläuft in einer dem Ringkanal (2) benachbarten Ringnut (11) der Welle (4) und liegt mit seinem Außenmantel (12) radial über die Ringfläche (7) hinweg an der Bohrung (5) des Umgebungsteils (6) an oder der Dichtring (10) verläuft in einer dem Ringkanal (2) benachbarten Ringnut der Bohrung (5) und liegt mit seinem Innenmantel (13) radial über die Ringfläche (7) hinweg an der Mantelfläche (3) der Welle (4) an;
- - bei in der Welle (4) verlaufender Ringnut (11) ist radial zwischen dem Innen mantel (13) des Dichtringes (10) und der Ringnut (11) oder bei in der Boh rung (5) verlaufender Ringnut ist radial zwischen dem Außenmantel (12) des Dichtringes (10) und der Ringnut (11) ein Druckraum (14) für das Servomittel hergestellt;
- - Ringseiten (15, 16) der Ringnut (11) sind axial beabstandet zu den Ringseiten (8, 9) des Dichtringes (10) und
- - zumindest eine Ringseite (8 oder 9) des Dichtringes (10) ist in Richtung von dessen anliegendem Außen- bzw. Innenmantel (12 oder 13) weg konisch verjüngend hergestellt und/oder wenigstens eine Ringseite (15 oder 16) der Ringnut (11) ist in Richtung zum anliegenden Außen- bzw. Innenmantel (12 oder 13) des Dichtringes (10) konisch verjüngend hergestellt.
- - The annular channel ( 2 ) runs in a lateral surface ( 3 ) of a shaft ( 4 ) or a bore ( 5 ) surrounding the shaft ( 4 ) of a surrounding part ( 6 );
- - The shaft ( 4 ) and the surrounding part ( 6 ) with bore ( 5 ) perform a rotational movement relative to one another and form an annular surface ( 7 ) with one another;
- - The annular surface ( 7 ) is delimited in at least one axial direction by an annular side ( 8 or 9 ) of a sealing ring ( 10 );
- - the sealing ring (10) extends in a ring channel (2) adjacent the annular groove (11) of the shaft (4) and is situated with its outer surface (12) radially about the annular surface (7) away of the bore (5) of the surrounding part (6 ) on or the sealing ring ( 10 ) runs in an annular groove of the bore ( 5 ) adjacent to the ring channel ( 2 ) and lies with its inner casing ( 13 ) radially beyond the ring surface ( 7 ) on the casing surface ( 3 ) of the shaft ( 4 ) on;
- - In the shaft ( 4 ) extending annular groove ( 11 ) is radially between the inner jacket ( 13 ) of the sealing ring ( 10 ) and the annular groove ( 11 ) or in the drilling tion ( 5 ) extending annular groove is radial between the outer jacket ( 12 ) of the sealing ring ( 10 ) and the annular groove ( 11 ) a pressure chamber ( 14 ) for the servo means;
- - Ring sides ( 15 , 16 ) of the ring groove ( 11 ) are axially spaced from the ring sides ( 8 , 9 ) of the sealing ring ( 10 ) and
- - At least one ring side ( 8 or 9 ) of the sealing ring ( 10 ) is made conically tapering in the direction away from its outer or inner casing ( 12 or 13 ) and / or at least one ring side ( 15 or 16 ) of the ring groove ( 11 ) is made conically tapering in the direction of the adjacent outer or inner jacket ( 12 or 13 ) of the sealing ring ( 10 ).
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