DE2753996A1

DE2753996A1 - Elastomere ventilschaft-abdichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2753996A1
Application number: DE19772753996
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Debus
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 1977-12-03
Filing date: 1977-12-03
Publication date: 1979-06-07

Description

£lastonere Ventilschaft-Abdichturig für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine elastomere Ventilschaft-Abdichtung für Brenn-Kraftmaschinen mit einem halte- und einem Abdichturigsteil, wobei insbesondere der Abdichtungsteil mehrere Abdichtungselemente, ζ. B. Dichtungslippen, "tege, Wülste etc. besitzt, welche zu der parallel oszillierenden Mantelfläche des Ventilschaftes unterschiedliche Spannungsverhältnisse haben, die durch die nachfolgenden Merkmale erreicht v/erden und das .Minimum und Maximum des gesamten Toleranzbereiches um das Optimum überdecken.

Zweck der Erfindung ist die Erhöhung der Lebensdauer einer Ventilschaftdichtung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten und ein automatischer Ausgleich für Fertigungstoleranzen.

In der Auslegeschrift 2041729 wird eine konische Abdichtung beschrieben, für welche eine Dichtungslippe durch konische Ausbildung des ganzen Abdichtungshalses in dem abdichtenden Maritelstück eine erhöhte Mittenpressung erhält, welche allein die Standzeit der Dichtung erhöhen soll. Es sind ferner Dichtungen bekannt, welche z. B. 4 oder mehr ringförmige Abdichtungslippen parallel oder in Form eines Gewindes aufweisen. Diese Lippenendpunkte sind im ausgebauten Zustand parallel und arbeiten im eingebauten Zustand mit gleicher Spannung, so daß z. B. bei Schwankung der Schrumpfmaße der Elastomere und anderen fertigungsbedingten Toleranzschwankungen unterschiedliche Spannungen, Abnutzungsverhältnisse und Lebenserwartungen auftreten. Außerdem sind dann die Abdichtungsverhältnisse und üldurchlaßmengen ( Schmierung ) unterschiedlich.

Wenn man voraussetzt, daß für jeden Anwendungsfall es eine optimale Vorspannung, d. h. optimal für die günstigste Schmierung und die höchste Lebenserwartung gibt, dann werden bei bisherigen Ventilschaftabdichtungen durch Fertigungstoleranzen diese optimalen Werte entweder über- oder unterschritten.

Die vorliegende Erfindung stellt diesen Mangel dadurch ab, daß bei z. B. 5 Dichtlippen 2 Lippen fallend unter und 2 Lippen wachsend über dem optimalen Wert liegen. Überstreicht man mit den 5 Lippen den gesamten zu erwartenden Fertigungsspielraum ( z. B. durch Schrumpfmaße, Shorehärtedifferenzen, Kalibertoleranzen, Schafttoleranzen u. andere bedingt ) so bleibt doch stets gesichert, daß mindestens eine der 5 Lippen den optimalen Wert erreicht.

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Die Festlegung der Spannungen ( Radialkräfte ) S₁, S₂, S^, bis S_n

geschieht zweckmäßig aufgrund der praktischen Gegebenheiten. An einem Beispiel könnte dies wie folgt ausgeführt werden:

Die optimale Anpressung sei 8 %. Durch verschiedene Fertigungstoleranzen entsteht insgesamt eine Toleranzbreite von _+ 2 %, d. h. 6 bis 10 %.

Um diese Toleranzbreite gegenüber der Konstruktionslage zu decken, wird s_a = 6 %, S₂= 7 %, s, = 8 %, s^ = 9 %, S₅ = 10 %. Man erreicht das Optimum mit Sicherheit mit einer Abweichung von nur 0,5 * absolut, d. h., eine Reduzierung auf ein Achtel der ursprünglichen Toleranz von H % absolut. Man gestaltet diese unterschiedliche Spannung am einfachsten durch eine gestaffelte Formgebung, wie sie beispielsweise skizziert ist.

S₁ = Lippe 6, Sp = Lippe 7, s, = Lippe 8, s^ = Lippe 9, s_r = Lippe 10, s = Lippe n.

Es sind jedoch auch andere Maßnahmen zur Erreichung des gleichen Zieles möglich, z. B. unterschiedliche Breite der Basis, unterschiedliche Höhe der einzelnen Lippen oder eine andere Formgebung mit unterschiedlicher Rückstellkraft. Einen ähnlichen Effekt erzielt man, wenn man die mit gleicher paralleler Lippenausführung gefertigten Teile mittels eines konischen Dornes aufschleift.

Eine wesentliche Überlegenheit der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, daß es 2 bevorzugte Richtungen für die Gestaltung gibt, welche wie folgt angewandt werden können. Je nachdem, ob die Lippe mit höchster Spannung der ülseite zu- oder abgewandt vorgesehen wird, ist die Benetzung des Ventilschaftes hierdurch vermindert oder verstärkt. Der notwendige Abdichtungsgrad kann durch diese Optimierung wesentlich zuverlässiger und gleichmäßiger auch in Großserien erreicht werden als mit bekannten Lösungen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Lippe die Hauptbelastung trägt und infolge Abnutzung und bleibender Verformung die anderen Lippen nachrücken und die Funktion hintereinander übernehmen können.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand von Skizzen erläutert.

Figur 1 zeigt eine komplette Ventilschaftabdichtung im Schnitt und Draufsicht je zur Hälfte.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsart des Abdichtungsteiles. Figur 3 zeigt zwei weitere Variationen.

Figur 4 zeigt das Prinzip der zwei möglichen Spannungsrichtungen hin zum / oder vom Ventilteller weg.

Figur 1 zeigt im oberen Teil den Dichtungsteil ( 1 ), im unteren den Halteteil ( 2 ), hier durch einfachen Haltering ( 3 ) gekennzeichnet und ein^Wulst ( 4 ), welcher in eine Rille an der Ventilschaftführung ( 5 ) eingreift und dadurch einen festen Sitz erhält. Die Ventilschaftführung ( 5 ) ( gestrichelt ) ragt fast bis zum Abdichtungsteil hinaus, so daß in der Regel ein kleiner Spalt bleibt, um die Bewegungsfreiheit zu gewährleisten. Der Dichtungsteil ist gekennzeichnet durch z. B. 5 Lippen ( 6 - 10 ), die mit den Spannungen Sigma 1 bis Sigma 5 versehen sind, so daß die größte Spannung zum Ventilteller hin orientiert ist. Da der Ventilschaft zylindrisch ist, ergeben sich die unterschiedlichsten Spannungen aus der verschieden großen Aufspannung gegenüber dem unmontierten Zustand.

Ein weiteres Beispiel zeigt Figur 2.

Hier werden unterschiedliche Spannungen durch unterschiedliche Tiefe der Lippenbasis ( 6 - 10 ) erreicht. Die Rückstellkräfte der einzelnen Lippe sind hierdurch unterschiedlich.

Eine andere Ausführungsart zeigt Figur 3· Hier wird durch verschiedene Formgebung der einzelnen Lippe - Beispiel 11 und 12 - eine unterschiedliche Rückstellkraft und damit Spannung der Lippe erzeugt.

Figur 4 zeigt in Pos. 13 die Anordnung der Spannungen wachsend zum Ventilteller hin.

Pos. 14 den umgekehrten Fall.

In Pos. 13 ist der ölraum zunächst durch Lippen geringerer Spannung ( 6 ) abgedichtet, die Benetzung bis Lippe 10 ( mit der größten Spannung ) ist leichter gewährleistet.

Dahingegen dichtet bei Pos. 14 die erste Lippe ( 6 ) mit

der höchsten Spannung ab, der öldurchlaß ist stärker gebremst.

Je nach beabsichtigter Wirkung kann entweder die eine oder die andere Arbeitsweise gewählt werden.

Vorzugsweise kann z. B. Pos. 13 für Einlass-Ventile,

Pos. 14 für Auslassventile angewandt werden.

Dies hat gemäß der Erfindung den Vorteil, daß man sich

den individuellen Unterdruckverhältnissen besser anpassen kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Elastomere Ventilschaft-Abdichtung für Drennkraftmaschinen bestehend aus einem Halte- und Abdichtungsteil, wobei der Abdichtungsteil mehrere Dichtlippen, Stege oder Wülste etc. besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Dichtungslippen unterschiedliche Spannungen auf dem oszillierenden Mantel des Ventilschaftes besitzen und von maximal bis minimal die gesamte Toleranzbreite um die optimale Radialkraft einschließen.

nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß diese Spannungen zum ölraum hin zu oder abnehmend angeordnet sein können.

nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen durch unterschiedliche Innendurchmesser der Dichtlippen etc. erzeugt sind.

^ nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß

durch unterschiedliche Nuttiefen der Dichtlippen etc. diese Spannungen erzeugt werden.

b nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß

durch geometrisch unterschiedliche Formgebungen diese Spannungen erzeugt werden.

nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen durch äußerlich wirkende Kräfte, wie z. B. Federn, welche um den Dichtungsteil herumgelegt werden, erzeugt sind.

nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß Einlaßventile in der einen, Auslaßventile in der anderen Weise gestaltet werden.

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