DE2828981C3

DE2828981C3 - Dichtung für einen hin- und hergehenden Ventilschaft

Info

Publication number: DE2828981C3
Application number: DE2828981A
Authority: DE
Inventors: Anthony Joseph Burnham Ill. Grzesiak
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1978-07-01
Publication date: 1984-10-04
Also published as: US4125265A; JPS5417452A; GB2000549B; DE2828981A1; FR2396904A1; GB2000549A; FR2396904B1; CA1095546A; DE2828981B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für einen hin- und hergehenden Ventilschaft, die aus elastischem Material besteht und an einem zylindrischen Führungsabschnitt für den Ventilschaft angebracht ist. mit einem Hülsenabschnitt, der die Außenwand des zylindrischen Führungsabschnitts teilweise umgibt, und einem vom Hülsenabschnitt aus quer verlaufende Ringabsc!:nitt, dessen Innenseite mit zwei axial beabstandeten. durch eine Ringnut voneinander getrennten, am Ventilschaft anliegenden Dichtungsabschnitten versehen ist. wobei der untere Dichtungsabschnitt von der unteren Stirnseite des Ringabschnitts angrenzend am Anlagebereich des Dichtungsabschnitts in einer scharfen Ecke geschnitten wird.

Eine Dichtung dieser Art ist aus dem DE-GM 19 66 994 bekannt. Es handelt sich hierbei um eine doppelüppige Dichtung mit zwei entgegengesetzt wirkenden Dichtlippen, die von Kegelflächen gebildet werden, die von den zugehörigen Stirnflächen des Ringabschnittes jeweils in einer scharfen Ecke geschnitten werden. Wird diese Dichtung in einer Brennkraftmaschine verwendet, so dient die eine Dichtlippe als Dichtschulz gegen öl und die andere Dichtlippe als Dichtschutz gegen das Gas. Da die Gaslippe an einem von der öllippe direkt abgehenden elastischen Arm angebracht ist, folgt die Gaslippe allen Radialbewegungen der Öllippe. so daß beide Lippen voneinander schwingungsabhängig sind. Bei einer solchen Dichtung ist es erwünscht, ein wenig Öl vom oberen Ende des Ventilschaftcs zu der Ventilführung hindurchzulassen, um einen konstanten Schmierfilm aufrechtzuerhalten. Dies dürfte bei dieser Dichtung — insbesondere beim Anlassen der Brennkraftmaschine — schwierig sein, da bei einem relativ hohen Anpreßdruck der beiden Dichtlippen kein Öl und bei einem relativ niedrigen Anpreßdruck der Dichtlippen zu viel öl in die Ventilführung gelangt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sie im Betrieb, bei hin- und hergehendem Ventilschaft, eine genau bemessene ölmenge von dem Raum oberhalb der Dichtung zu dem Führungsabschnitt für den Ventilschaft hindurchpumpt.

Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Dichtungsabschnitte konvex gekrümmt sind, daß oberhalb der Dichtungsabschnitte ein sich trichterförmig nach oben erweiternder, stufenlos in den konvex gekrümmten oberen Dichtungsabschnitt übergehenden Wandabschnitt zur Erzielung einer kapillaren Ölströmung zu den beiden Dichtungsabschnitten hin vorgesehen ist. und daß die von dem Hülsenabschnitt aus verlaufende, die scharfe Ecke aufweisende untere Stirnseite des Ringabschnitts an der oberen Stirnwand des zylindrischen Führungsabschnitts anliegt.

Aus der FR-PS 8 76 866 ist bereits eine Dichtung mit zwei axial beabstandeten, durch eine Ringnut voneinander getrennten, konvex gekrümmten Dichtungsabschnitten bekannt, bei der ein sich trichterförmig erweiternder Wandabschnitt auf der einen Seite der Dichtungsabschnitte und eine scharfe Ecke auf der anderen Seite der Dichtungsabschnitte vorgesehen ist. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Wellendichtung, bei der die Dichtungsabschnitte in bekannter Weise axial in Reihe geschaltet angeordnet sind, um die Dichtwirkung zu verbessern.

Es ist ferner bereits eine Dichtung für eine hin- und hergehende Kolbenstange etwas anderer Gattung (deutsche Patentanmeldung M 21 834. insbesondere Fig. J) bekannt, bei der die Innenseite eines Ringabschnitts mit zwei axial beabstandeten. durch eine Ringnut voneinander getrennten, konvex gekrümmten Dichtungsabschnitten versehen ist. wobei oberhalb der beiden Dichtungsabschnitte ein sich trichterförmig nach unten erweiternder Wandabschnitt zu den beiden Dichtungsabschnitten hin vorgesehen ist. Bei dieser Dichtung ist jedoch auch unterhalb der beiden Dichtungsabschnitte ein sich trichterförmig erweiternder Wandabschnitt vorgesehen. Wegen dieser symmetrischen Ausbildung der Dichtung kann keine nur in einer Richtung wirksame Pumpwirkung eintreten. Dies ist in diesem Fall auch nicht erwünscht, da ein Schmiermittel durch eine gesonderte Bohrung dir^ '■ ι in die Ringnut eingegeben wird.

Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik ergibt sich bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtung aufgrund des sich am oberen Dichtungsabschnitt anschließenden trichterförmigen Wandabschnittes und der an der Apex des unteren Dichtungsabschnittes vorgesehenen, an der Stirnwand des Führungsabschnittes anliegenden scharfen Ecke im Betrieb eine Pumpwirkung, durch die eine genau dosierte Ölmenge von den beiden DichtungsabschniUen in den Bereich der Ventilführung gepumpt wird, und zwar bereits bei Betriebsbeginn. Bei einer Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes hebt nämlich der obere Dichtungsabschnitt vom Ventilschaft ab. während der untere Dichtungsabschnitt mit dem Ventilschaft in Berührung bleibt. Öl kann somit zwischen dem oberen Dichtungsnbschnitt und dem Ventilschaft hindurch in die Ringnut einströmen. Bewegt

sich hierauf der Ventilschaft nach unten, so hebt der untere Dichtungsabschnitt vom Ventilschaft ab, während der obere Dichtungsabschnitt mit dem Ventilschaft in Anlage bleibt. Es entsteht hierbei eine kapillare ölströmung, die zwischen dem unteren Dichtungsabschnitt und dem Ventilschaft hindurch nach unten in den Führungsabschnitt gelangt

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert Es zeigt _ ¹⁽¹

Fig. 1 eine fragmentarische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Ventilanordnung mit einer Dichtung;

Fig.2 ein vergrößerter vertikaler Teilquerschnitt durch die Dichtung und den zugehörigen Ventilschaft der F i g. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Dichtung;

F i g. 4 einen vertikalen Querschnitt entlang der Linie 4-4inFig.J;

F i g. 5 einen vergrößerten Teilquerschnitt der Dichtung zur Veranschaulichung deren Wirkung bei einer Aufwärtsbewegung des Ventüschaftes;

Fig.6 eine der Fig.5 entsprechende Ans^:-:ht zur Veranschaulichung der Wirkung bei einer Abwärtsbewegung des Ventüschaftes.

F i g. 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 Teil des Brennstoff-Einlaßsystems oder Teil des Auslaßsystems ist Der Kanal 11 erstreckt jo 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 cias 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 umgibt den Ventilschaft 18 und den Ventilführungsansatz i5, wobei ein Ende an der Scheibe 23 anliegt und das andere Ende den Ansatz 17 umgibt und am Zylinderkopf 10 anliegt

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

Um die Abnutzung im Punkt der Reibberührung zwischen dem Ende 28 dej Kipphebels und dem Ende 21 des Ventilschaftes 19 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 19 geführt, und das öl läuft dann den Ventilschaft 19 entlang nach unten zur Ventilführung 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 OI zum Brennkammerbereich zu vermeiden, ist am Ventilschaft 19 am oberen Ende des Ventilführungsansatzes 15 eine Dichtung 31 vorgesehen. Die 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 einen; flanschartigen, querverlaufenden Ringabschnitt 33, der am oberen Ende des Ventilführungsansatzes 15 angeordnet und mit einer zentralen öffnung 34 zur Aufnahme des Ventilschsftes 19 versehen ist

Die dio Öffnung 34 begrenzende Innenwand ist mit zwei ringförmigen, in axialem Abstand zueinander angeordneten Dichtungsabschnitten 35,36 versehen, die abgerundete Außenflächen 37, 38 aufweisen, die am Ventilschaft 19 dichtend anliegen. Wie in den F i g. 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 ein Wandabschnitt 44 schräg nach oben und nach außen weg vom Ventilschaft 19 unter einem bestimmten Winkel, und zwar in glatter Verlängerung der gekr-mmten Fläche 37, so daß er die Oberseite 45 des Ringabschnitts 33 schneidet.

Die Außenfläche der Dichtung 31 ist ungefähr zylindrisch und mit zwei Ringnuten 47, 48 verschen, die zur Aufnahme herkömmlicher Schnapp ringe 49, 50 dienen. Unterhalb des unteren Schnapprings 49 hat die Wand einen geringfügig größeren Durchmesser 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 mii, 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 des Wandabschnitts 44 ist derart, daß eine kapiäsre Wirkung einen ölstrom nach unten zu dem Bereich der Dichtungsabschnitte aufrechterhält. Bei einem Aufwärtshub des Ventiles,

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angedeutet durch einen Pfeil A in F i g. 5, wird die Dichtungsfläche 45 nach oben verformt, und der untere Dichtungsabschnitt 36 gelangt in Dichtberührung mit dem Ventilschaft 19, während die Dichtungswirkung des oberen Dichtungsabschnittes 35 gleichzeitig unterbrochen wird. Wenn der obere Dichtungsabschnitt 35 unwirksam 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.

Nach einem Aufwärtshub des Ventiles (Pfeil C in F i g. 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 des Ringabschnitts 31t 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 Dichtungsabschniü 3G vüi'bcigcpreui. was durch den Motor-unterdruck unterstützt wird, wie durch die Pfeile D angedeutet wird.

Die Dichtung sorgt damit für eine Pumpwirkung, durch die öl den Ventilschaft entlang gepumpt wird, um die Ventilführung zu schmieren, wodurch die von der Pumpwirkung zugemessene ölmenge durch das Volumen des ölreservoirs zwischen den Dichtungsabschnitten gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung für einen hin- und hergehenden Ventilschaft, die aus elastischem Material besteht und an einem zylindrischen Führungsabschnitt für den Ventilschaft angebracht ist, mit einem Hülsenabschnitt, der die Außenwand des zylindrischen Führungsabschnitts teilweise umgibt, und einen vom Hülsenabschnitt aus quer verlaufenden Ringabschnitt, dessen Innenseite mit zwei axial beabstandeten, durch eine Ringnut voneinander getrennten, am Ventilschaft anliegenden Dichtungsabschnitten versehen ist, wobei der untere Dichtungsabschnitt von der unteren Stirnseite des Ringabschnitts angrenzend am Anlagebereich des Dichtungsabschnitts in einer schärfet. Ecke geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtungsabschnitte (35, 36) konvex gekrümmt sind, daß oberhalb der Dichtungsabschnitte (35, 36) ein sich trichterförmig nach oben erweiternder, stufenlos in den konvex gekrümnst.'n oberen Dichtungsabschnitt (35) übergehender V/andabschniti zur Erzielung einer kapiiiaren Ölströmung zu den beiden Dichtungsabschnitten (35, 36) hin vorgesehen ist und daß die von dem Hülsenabschnitt (32) aus verlaufende, die scharfe Ekke (41) aufweisende u;itere Stirnseite des Ringabschnilts (33) an der oberen Stirnwand des zylindrischen Führungsabschnitts (15) anliegt.

2. Dichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (42) konkav gekrümmt ist und stufenlos in die angrenzenden konvex gekrümmt! ■-. Dichtungsabschnitte (35,36) übergeht.