DE2828981A1

DE2828981A1 - Dichtung fuer einen ventilschaft

Info

Publication number: DE2828981A1
Application number: DE19782828981
Authority: DE
Inventors: Anthony Joseph Grzesiak
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1978-07-01
Publication date: 1979-01-18
Also published as: US4125265A; DE2828981B2; FR2396904A1; GB2000549A; GB2000549B; DE2828981C3; JPS5417452A; CA1095546A; FR2396904B1

Description

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Dichtung Für einen Ventilschaft

Die Erfindung betrifft eine Ventilschaft-Dichtung und insbesondere eine Ventilschaft-Dichtung mit einer Pumpwirkung für Öl zur Schmierung des Ventilschaftes in seiner Führung.

Eine Brennkraftmaschine enthält mehrere Einlaß- und Auslaßventile, die jeweils einen Ventilkopf in einem einen Einlad- oder Auslaßkanal bildenden Ventilsitz und einen länglichen Ventilschaft aufweisen, der in einer Ventilführung im Zylinderkopf des Motors hin- und herbewegbar ist. Das vom Zylinderkopf abgewandte Ende des Ventilschaftes wird von einem Kipphebel bei einem Motor mit Überkopf gelagerten Ventilen oder von einem Kolben bei einem Motor mit L-förmigem Zylinderkopf erfaßt, die jeweils nockenbetätigt werden. Öl kann zum oberen Ende des Ventilschaftes durch ein Dlspritzsystem oder eine örtliche Ülzuführung durch den Kipphebel zu dem Berührungspunkt mit dem Ende des Ventilschaftes zugeführt werden, so daß eine Schmierung zwischen dem Ventilschaft und seiner zugehörigen Führung vorhanden ist.

Öl kann auch im oberen Zylinderbereich von Motoren mit oben gelagerter Nockenwelle vorhanden sein, und zwar aufgrund eines langsamen ülabflusses bei höheren Motordrehzahlen.

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Dieses Öl überflutet den oberen Ventildichtungsbereich, was schirmförmige Dichtungen für Motoren mit oben gelagerten Nockenwellen nicht geeignet macht.

Um den Ölverbrauch zu verringern und ein optimales Motorbetriebsverhalten sicherzustellen, sind für den Ventilschaft Dichtungen vorgeschlagen worden, die von schirmförmigen Dichtungen, die den Hauptteil des Öls vom oberen Ende der Ventilführung ableiten, bis zu Dichtungen reichen, die den Ventilführungsansatz und den Ventilschaft dicht umgeben, um den gesamten Ülmittelstrom zum Ventilschaft auf einen dünnen Film zu beschränken, der als Schmiermittel für den Ventilschaft in der Führung dient. Viele dieser das Öl dosierenden Dichtungen haben sich jedoch als unwirksam herausgestellt, und zwar insofern, als sie entweder im Betrieb austrocknen oder keine Öl— dosierungswirkung eintritt oder aufgrund von Abnutzung zu viel ül in die Ventilführung gelangt.

Durch die Erfindung soll eine Dichtung geschaffen werden, die diese Probleme dadurch vermeidet, daß eine Verdrängerpumpwirkung erzielt wird.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 bzw. 5 bzw. 9 näher gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen enthalten.

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Die erfindungsgemäße Ventilschaft-Dichtung besteht aus einem elastomeren Material, das die Tendenz hat, eine kapillare Strömung zu verhindern, und das den Ventilschaft und den zugehörigen Ventilführungsansatz dicht umgibt. Die Dichtung ist mit einer zylindrischen Wand versehen, die den Ventilführungsansatz umgibt und am oberen Ende eine nach innen verlaufende flanschartige Querwand aufweist, die mit ihrer inneren Umfangsflache am Ventilschaft anliegt, wobei zwei ringförmige Dichtungsabschnitte, die von einer Ringnut getrennt sind, Öl entlang des Ventilschaftes während der Hin- und Herbwegung des Ventiles mittels Verdrängerwirkung pumpen.

Durch die Erfindung wird eine Ventilschaft-Dichtung mit zwei Dichtungsabschnitten geschaffen, die am Ventilschaft anliegen, wobei zwischen ihnen eine Ringnut gebildet ist, die ein Ölreservoir für die Dosierwirkung bildet. Oberhalb des oberen Dichtungsabschnittes ist außerdem die Innenwand der flanschartigen Querwand nach oben und außen schräg verlaufend ausgebildet, so daß eine Kapillarwirkung einen Ölstrom nach unten zu dem Dichtungsabschnittbereich aufrechterhält, was zur Folge hat, daß dem Dichtungsabschnittbereich beständig Öl zugeführt wird, das ein Austrocknen der Dichtung im Betrieb verhindert.

Durch die Erfindung wird somit eine Dichtung maximaler Einfachheit, Funktianstüchtigkeit und Wirtschaftlichkeit geschaffen, die einfach zusammengebaut werden kann und daher einen geringen Herstellungsaufwand erfordert.

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Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausf+hrungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine fragmentarische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Ventilanordnung mit einer erfindungsgemäßen Dichtung;

Figur 2 ein vergrößerter vertikaler Teilquerschnitt durch die Dichtung und den zugehörigen Ventilschaft der Figur 1 ;

Figur 3 eine Draufsicht auf die Dichtung;

Figur 4 einen vertikalen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Figur 3;

Figur 5 einen vergrößerten Teilquerschnitt der Dichtung zur Veranschaulichung deren Wirkung bei einer Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes;

Figur 6 eine der Figur 5 entsprechende Ansicht zur Veranschaulichung der Wirkung bei einer Abwärtsbewegung des Ventilschaftes.

Figur 1 zeigt einen Teil eines Zylinderkopfes 10 für eine Brennkraftmaschine, wie sie für Kraftfahrzeuge verwendet wird; der Zylinderkopf 10 weist einen Kanal 11 auf, der entweder

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Teil des Brennstoff-Einladsystems oder Teil des Ausla3systems ist. Der Kanal 11 erstreckt sich zu einem offenem Raum 12, der von einem Ventilsitz 13 gegenüber einer Brennkammer 14 begrenzt wird. Am Zylinderkopf 10 ist ein Ventilführungsansatz 15 befestigt, der entweder einstückig mit dem Zylinderkopf oder als getrenntes Teil ausgebildet ist, das im Zylinderkopf befestigt und zu einer im Kanal 11 mündenden zylindrischen Bohrung 15a axial ausgerichtet ist. Eine Ventilführung 16 wird von der Innenfläche des Ventilführungsansatzes 15 gebildet und bildet eine Verlängerung der Bohrung 15a. Ein ringförmiger Ansatz am Zylinderkopf 10 ist mit einer Gegenbohrung versehen, die den Ventilführungsansatz 15 aufnimmt.

Ein Ventil 18 ist im Zylinderkopf 10 angeordnet, wobei ein länglicher Ventilschaft 19 von der Ventilführung 16 im Ventilführungsansatz 15 aufgenommen wird und ein tellerförmiger Ventilkopf 20 unterhalb des Raumes 12 angeordnet ist und dichtend am Ventilsitz 13 anliegt, um die Verbindung zwischen dem Kanal 11 im Zylinderkopf und der Brennkammer 14 zu unterbrechen und zu öffnen, wenn sich das Ventil hin- und herbewegt. Der Ventilschaft 19 steht nach oben über die Oberseite des Ventilführungsansatzes 15 vor und ist an seinem oberen Ende 21 mit Nuten 22 versehen, die zur Befestigung einer Scheibe 23 dienen. Eine Schraubenfeder 24 umgebit den Ventilschaft 1Θ und den Ventilführungsansatz 15, wobei ein Ende an der Scheibe 23 anliegt und das andere Ende den Ansatz

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umgibt und am Zylinderkopf 10 anliegt.

Zur Betätigung des Ventils 18 ist ein Kipphebel 25 bei 26 auf einem Bock 27 schwenkbar gelagert, der sich vom Zylinderkopf 10 nach oben erstreckt; ein Ende 28 des Kipphebels greift am oberen Ende 21 des VentilsGhaftes 19 an, und das andere Ende 29 wird von einem Stößel 30 erfaflt, der von motorgetriebenen Nocken (nicht gezeigt) betätigt wird.

Um die Abnutzung im Punkt der Reibberührung zwischen dem Ende 28 des Kipphebels und dem Ende 21 des Ventilschaftes zu verringern und die Ventilführung 16 zu schmieren, wird Öl in der üblichen Weise von einer Öffnung (nicht gezeigt) im Kipphebel 25 zu dem Ende 21 des Ventilschaftes geführt, und das Öl läuft dann entlang dem Ventilschaft nach unten zur Ventil— führung 16. Wenn ein zu großer Zwischenraum zwischen dem Ventilschaft 19 und der Ventilführung 16 vorhanden ist, bewegt sich das Öl weiter den Ventilschaft entlang nach unten zum Ventilkopf 20. Wenn das Ventil 18 den Einlaß zur Brennkammer 14 steuert, wird Öl in die Brennkammer eingesaugt und dort verbrannt. Im Fall eines Auslaßventils wird das Öl von den heißen Gasen verbrannt, und in jedem Fall wird Rauch im Auslaßsystem erzeugt.

Um das Durchlecken von Öl zum Brennkammerbereich zu vermeiden, ist am Ventilschaft 19 am oberen Ende d.es Ventilführungsansatzes 15 sine Dichtung 31 vorgesehen. Die

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Dichtung 31 besteht aus einem elastomeren Material und hat die Form eines umgekehrten Bechers mit einem zylindrischen Hülsenabschnitt 32, der an dem Ansatz 17 anliegt und den Ventilführungsansatz 15 dicht umgibt, und einer flanschartigen Querwand 33, die am oberen Ende des Ventilführungsansatzes 15 angeordnet und mit einer zentralen Öffnung 34 zur Aufnahme des Ventilschaftes 19 versehen ist.

Die die Öffnung 34 begrenzende Innenwand ist mit zwei ring— förmigen, in axialem Abstand zueinander angeordneten Dichtungsabschnitten 35, 36 versehen, die abgerundete Außenflächen 37, 3B aufweisen, die am Ventilschaft 19 dichtend anliegen. Wie in den Figuren 2 und 4 bis 6 dargestellt, schneidet der untere Dichtungsabschnitt 38 die ebene Unterseite 39 der Querwand 33 in einer scharfen Ecke 41. Eine als Reservoir wirkende Ringnut 42 ist zwischen den Dichtungsabschnitten 35, 36 gebildet und besitzt eine gekrümmte Fläche 43, die eine Verlängerung der gekrümmten Flächen 37, 38 darstellt. Oberhalb des oberen Dichtungsabschnitts 35 verläuft die Wandfläche 44 schräg nach oben und nach außen weg vom Ventilschaft 19 unter einem bestimmten Winkel,und zwar in glatter Verlängerung der gekrümmten Fläche 37, so daß sie die Oberseite 45 der Querwand schneidet.

Die Außenfläche der Dichtung 31 ist ungefähr zylindrisch und ist mit zwei Ringnuten 47, 48 versehen, die zur Aufnahme herkömmlicher Schnappringe 49, 50 dienen. Unterhalb des unteren Schnapprings 49 hat die Wand einen geringfügig größeren Durch-

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messer als die Wandfläche 46, wodurch eine äußere ringförmige Rippe 51 gebildet wird, und die Wand 52 oberhalb des oberen Schnapprings 50 hat einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Fläche 46, wobei die Nut 48 und der Schnappring 50 gegenüber der Wand 33 angeordnet sind. Die Rippe 51 und die Schnappringe 49, 50 helfen mit, die Dichtung 31 am oberen Ende des Ventilführungsansatzes 15 zu halten; der obere Schnappring 50 kann jedoch weggelassen werden. Wenn auch bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Schnappringe 49, 50 verwendet werden, könnten auch andere Haltemittel für die Dichtung eingesetzt werden.

Die Dichtung 31 ist so ausgebildet, daß sie sich die Bewegung der Oberseite der Dichtung, die in der Ventilschaft-Dichtung durch die Reibung zwischen der Dichtung und dem Ventilschaft 19 hervorgerufen wird, zunutze macht. Der Winkel der Seitenwand 44 ist derart, daß eine kapillare Wirkung einen Ülstrom nach unten zu dem Bereich der Oichtungsabschnitte aufrechterhält. BbI einem Aufwärtshub des Ventiles, angedeutet durch einen Pfeil A in Figur 5, wird die Dichtungsfläche 45 nach oben verformt, und der untere Dichtungsabschnitt 36 gelangt in Dichtberührung mit dem Ventilschaft 19, während die Dichtung des oberen Dichtungsabschnittes 35 gleichzeitig unterbrochen wird« Wenn die obere Dichtung unterbrochen ist, bewegt sich Öl nach unten am Dichtungsabschnitt 35 vorbei, so daß die als Reservoir dienende Ringnut 42 mit Öl gefüllt wird, wie durch Pfeile B angedeutet wird.

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Nach einem Aufwärtshub des Ventiles (Pfeil C in Figur 6) wird der obere Dichtungsabschnitt 35 wieder in Anlage mit dem Ventilschaft 19 zurückgebracht, wodurch eine Dichtung zwischen diesen Teilen gebildet wird. Die relative Abwärtsbewegung der Dichtungswand 33 wird durch Anlage der Fläche 39 an der Oberseite des Ventilführungsansatzes 15 aufgehalten, und während die Verdichtung beim Abwärtshub weiter fortfährt, wird Öl an dem baulich schwächeren unteren Dichtungsabschnitt 36 vorbeigepreßt, was durch den Motor-Unterdruck unterstützt wird, wie durch die Pfeile D angedeutet wird.

Die Dichtung sorgt somit für eine Pumpwirkung, durch die Öl entlang des Ventilschaftes gepumpt wird, um die Ventilführung zu schmieren, wodurch die von der Pumpwirkung zugemessene Ölmenge durch das Volumen des Ölreservoirs zwischen den Dichtungsabschnitten gesteuert wird.

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Claims

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Borg-Warner Corporation
200 South Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60604
USA

M-4658 30. Juni 1978

Patentansprüche

VU Ventilschaft-Dichtung, die am Ende eines zylindrischen Ventilführungsansatzes anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daB ein ringförmiger Hülsenabschnitt (32) den Ventilführungsabschnxtt (15) umgibt, eine quer verlaufende Querwand (33) am oberen Ende an der Oberseite des Ventilführungsansatzes (15) anliegt und abgedichtet mit einem Ventilschaft (19) in Berührung steht, die Querwand (33) eine Innenfläche aufweist, die mit zwei im axialen Abstand zueinander angeordneten ringförmigen Dichtungsabschnitten (35, 36) versehen ist, die von einer Ringnut (42) angrenzend an der Oberseite des Ventilführungsansatzes (15) getrennt sind, die Unterseite der Querwand (33) den unteren Dichtungsabschnitt (36) so schneidet, daß eine scharfe Ecke gebildet wird und eine nach oben und nach außen schräg verlaufende innere Fläche (44) vorgesehen ist, die sich zur Oberseite (45) der Querwand (33) erstreckt und eine kapillare Ölströmung zu den Dichtungsabschnitten (35, 36) hin hervorruft.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Ventilschaft-Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg verlaufende Fläche (44) glatt in die abgerundete Fläche (37) des oberen Dichtungsabschnittes (35) übergeht.

3. Ventilschaft-Dichtung nach Anspruch 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwand (33) durch eine Hin- und Herbewegung des Ventilschaftes (19) umbiegbar ist, wodurch von den Dichtungsabschnitten (35, 36) eine Pumpwirkung hervorgerufen wird.

4. Ventilschaft-Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwand (33) durch eine Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes (19) nach oben verformbar ist, so daß der untere Dichtungsabschnitt (36) in Dichtungsberührung mit dem Ventilschaft (19) gebracht wird und die Dichtungsberührung zwischen dem oberen Dichtungsabschnitt (35) und dem Ventilschaft (19) unterbrochen wird, so daß Öl von oberhalb der Dichtung in ein Ölreservoir (42) strömen kann, und daß bei einer Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes (19) der obere Dichtungsabschnitt (35) in Dichtungsanlage mit dem Ventilschaft (19) bewegbar ist und die Oberseite des Ventilführungsansatzes (15) die Bewegung des unteren Dichtungsabschnittes (36) aufhält, so daß das Öl im Reservoir (42) durch eine weitere Verdichtung der Dichtung und den Motor-Unterdruck am unteren Dichtungsabschnitt vorbeigedrückt wird.

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5. Ventilschaft-Dichtung für ein Ventil mit einem Schaft, der in einer Ventilführung hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Hülsenabschnitt (32) am oberen Ende eines Ventilführungsansatzes (15) dichtend anliegt, daß eine Querwand (33) am oberen Ende des Hülsenabschnitts (32) an der Stirnfläche des Ventilführungsansatzes (15) anliegt und mit dem Ventilschaft (19) in Oichtungsanlage steht, daß die Querwand (33) mit einer zentralen Öffnung (34) versehen ist, die den Ventilschaft (19) aufnimmt und von einer Innenfläche begrenzt wird, die mit zwei in axialem Abstand zueinander angeordneten ringförmigen Dichtungsabschnitten (35, 36) versehen ist, wobei die Dichtungsabschnitte von einer als Ölreservoir dienenden Ringnut (42) getrennt sind, daß die Dichtungsabschnitte (35, 36) und die Ringnut (42) vor. gekrümmten Flächen (37, 38, 43) gebildet werden, die glatt ineinander üuergehen, daß die Unterseite (39) der Querwand (33) den unteren Dichtungsabschnitt (37) angrenzend an dessen Apex schneidet, wodurch eine scharfe Ecke (41) gebildet wird, und daß eine nach oben und schräg nach außen verlaufende Innenfläche (44) oberhalb der Dichtungsabschnitte (35, 36) vorgesehen ist, die in die gekrümmte Fläche des oberen Dichtungsabschnittes (35) glatt übergeht, um eine Kapillarströmung von der Oberseite (45) der Querwand (33) zu den Dichtungsabschnitten (35, 36) hervorzurufen.

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ORIGINAL INSPECTED

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6. Ventilschaft-Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwand (33) bei einer Hin- und Herbewegung des Ventilschaftes (19) so verformbar ist, daß von den Dichtungsabschnitten (35, 36) und dem Reservoir (42) eine Pumpwirkung hervorgerufen wird.

7. Ventilschaft-Dichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwand (33) durch eine Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes (1O) nach oben wölbbar ist, so daß der untere Dichtungsabschnitt (36) in Dichtungsanlage mit dem Ventilschaft (19) bringbar ist und die Dichtungsanlage zwischen dem oberen Dichtungsabschnitt (35) und dem Ventilschaft (19) unterbrochen wird, so daß Öl zu der als Reservoir dienenden Ringnut (42) strömen kann, und daß durch eine Abwärtsbewegung des Ventilschaftes (19) der obere Dxchtungsabschnxtt (35) in Dichtungsanlage mit dem Ventilschaft (19) zurückführbar ist und der untere Dxchtungsabschnxtt (36) in Anlage mit der Oberseite des Ventilführungsansatzes (15) gebracht wird, und daß eine weitere Bewegung des Ventilschaftes (19) eine Kompression der Dichtung bewirkt, so daß das Öl in der als Reservoir dienenden Ringnut (42) an dem unteren Dxchtungsabschnxtt (36) vorbei preßbar ist, um den Ventilschaft (19) und die Ventilführung (16) zu schmieren.

Θ. Ventilschaft-Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpwirkung der Dichtungsabschnitte (35, 36) und der als Reservoir dienenden Ringnut (42) die Menge des Öles,

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das zur Schmierung des Ventilschaftes (19) und der Ventilführung (16) freigegeben wird, dosiert.

9. Elastische Dichtung, die am Ende eines zylindrischen Führungsansatzes mit einem darin hin- und herbewegbaren Schaft anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Hülsenabschnitt (32) den Führungsansatz (15) umgibt, daß eine quer verlaufende Querwand (33) am oberen Ende an der Oberseite des Führungsansatzes (15) anliegt und in Dichtungsanlage mit dem Schaft (19) steht, daß die Querwand (33) mit einer Innenfläche versehen ist, die zwei mit axialem Abstand zueinander angeordnete ringförmige Dichtungsabschnitte (35, 36) aufweist, die durch eine Ringnut (42) angrenzend an der Oberseite des Führungsansatzes (15) getrennt sind, daß die Unterseite der Querwand (33) den unteren Dichtungsabschnitt (36) so schneidet, daß eine scharfe Ecke (41) gebildet wird, und daß eine nach oben und außen schräg verlaufende innere Fläche (44) vorgesehen ist, die sich zur Oberseite der Querwand (33) erstreckt und eine kapillare Ölströmung zu den Dichtungsabschnitten (35, 36) hin erzeugt.

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