DE2935260A1

DE2935260A1 - Dichtung, insbesondere fuer einen ventilschaft

Info

Publication number: DE2935260A1
Application number: DE19792935260
Authority: DE
Inventors: Anthony Joseph Grzesiak
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1978-09-01
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1980-03-13
Also published as: US4198062A; DE2935260C2; GB2028919B; GB2028919A; JPS5535200A; FR2434987A1; CA1138913A; FR2434987B1

Description

Dichtung, insbesondere für einen Ventilschaft

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Montage auf einem zylindrischen Führungsvorsprung, in dem sich eine hin- und hergehende Stange befindet, insbesondere für einen Ventilschaft.

Verbrennungsmotoren enthalten mehrere Einlaß- und Auslaßventile. Jedes Ventil besitzt einen Ventilkopf, der von einem Ventilsitz aufgenommen wird. Dieser bildet einen Einlaß- oder Auslaßkanal; ein länglicher Schaft ist in einer Ventilführung, die im Zylinderkopf des Motors ausgebildet ist, hin- und herverschiebbar montiert. Das Ende des Ventilschaftes, welches vom Zylinderkopf entfernt ist, wird bei einem Motor mit oben liegenden Ventilen von einem Schwinghebel berührt oder von einem nockenbetätigten Tauchkolben in einem Motor mit L-Kopf.Zum oberen Ende des Schaftes wird normalerweise öl über ein ölspülungssystem oder über eine lokalisierte Ölversorgung durch den Schwinghebel zum Berührungspunkt mit dem Ende des Ventilschaftes gebracht. Auf diese Weise erfolgt zwischen dem Ventilschaft und der zugeordneten Führung eine Schmierung.

Bei Motoren mit oben liegenden Nocken liegt in dem oberen Zylindergebiet auch**aufgrund des langsamen ölabzuges bei hohen Motordrehzahlen und wegen der Nockenwellenschmierung öl vor. Dieses öl überspült die obere Ventildichtungszone, was schirmartige Dichtungen bei Motoren mit oben liegenden Nocken unwirksam macht.

030011/0887

Zur Verringerung des Ölverbrauchs und zur Verbesserung der Motorfunktion sind Dichtungen für den Ventilschaft bekannt, die von einer Art Schirm, der zur Ablenkung des Hauptteiles des Öls vom oberen Ende der Ventilführung benutzt wird, bis zu Dichtungen reichen, welche eng an den Ventilführungsvorsprung und den Ventilschaft angepaßt sind und diese berühren, wodurch der ölfluß zum Ventilschaft bis auf einen dünnen Film der als Schmiermittel für den Schaft in der Führung dient, unterbunden wird. Viele dieser abmessenden Dichtungen sind jedoch wenig wirksam oder sie trocknen im Gebrauch derart aus, daß kein öl durchkommt. Schließlich ist es auch möglich, daß aufgrund von Abnutzung übermäßig viel öl in die Ventilführung eintritt»

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Bauweise sehr einfach, wirksam und preiswert ist und die darüber hinaus leicht einzubauen und zuverlässig in der Funktion ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 5 beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den anderen Ansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Dichtung erzeugt eine positive Pumpwirkung. Besondere äußere Rückhalteringe zur Befestigung der Dichtung am Ventilführungsvorsprung sind nicht notwendig. Dadurch, daß die Abmeßzone der Dichtung außerhalb des Gebietes liegt, in dem Ventilschaft und Dichtung zusammenwirken, ist die erfindungsgemäße Dichtung zuverlässiger als bekannte derartige Dichtungen.

03001 1 /0867

-8-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt eines

Teils einer obenliegenden Ventilanordnung, die mit einer erfindungsgemäßen Dichtung versehen ist;

Figur 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch Dichtung und Führungsvorsprung, wobei der Ventilschaft in der Draufsicht dargestellt ist;

Figur 3 die Draufsicht auf die Dichtung;

Figur 4 einen vertikalen Teilschnitt gemäß Linie 4-4 von Figur 3;

Figur 5 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Dichtung, in welcher deren Wirkung bei der nach oben gerichteten Bewegung des Ventilschaftes gezeigt ist;

Figur 6 eine Ansicht ähnlich der Figur 5, in der jedoch

die Wirkung bei dar nach unten gerichteten Bewegung des Ventilschaftes dargestellt ist.

Figur 1 zeigt einen Abschnitt eines Zylinderkopfes 1G eines Verbrennungsmotors, wie er beispielsweise in Automobilen verwendet wird. Der Zylinderkopf besitzt einen Kanal 11, der entweder Teil des Brennstoffeinlaßsystems oder Teil des Auslaßsystems sein kann.

. 030011/0887

Der Kanal 11 verläuft zu einer öffnung 12, die vom Ventilsitz begrenzt wird und zur Verbrennungskairaner 14 führt. Am Zylinderkopf 10 ist ein Ventxlführungsvorsprung 15 befestigt, der entweder einstückiges Teil des Zylinderkopfes oder ein getrenntes Teil sein kann, welches innerhalb des Zylinderkopfes in geeigneter Weise angebracht und axial auf einen zylindrischen Kanal 15a ausgerichtet ist? der sich in den Kanal 11 öffnet. Die Ventilführung 16 ist eine Innenfläche im Ventilführungsvorsprung 15, welche eine Fortsetzung des Kanals 15a bildet« Eine ringförmige Ausprägung 17 am Zylinderkopf 10 besitzt eine Gegenbohrung,, welche den Ventilführungsvorsprung 15 aufnimmt.

Ein Ventil 18 ist im Zylinderkopf 10 vorgesehen. Es besitzt einen länglichen Ventilschaft 19, der in der Führung 16 im Ventilführungsvorsprung 15 aufgenommen ist. Ein Ventilkopf 20 befindet sich unter der öffnung 12 und liegt dicht am.Ventilsitz 13 an. Er öffnet und schließt die Kommunikation zwischen dem Kanal im Zylinderkopf und der Verbrennungskammer 14, v/enn sich das Ventil hin- und herbewegt. Der Ventilschaft 19 ragt nach oben über die Spitze des Ventilführungsvorsprunges 15 hinaus. Er ist am oberen Ende 21 mit Nuten 22 versehen, an denen ein Kragen bzw. eine Platte 23 befestigt ist. Eine Spiralfeder 24 umgibt den Ventilschaft 19 und den Vorsprung 15, wobei ein Ende am Kragen 23 anstößt und das gegenüberliegende Ende die Ausprägung 17 umgibt und am Zylinderkopf 10 anstößt.

Zur Betätigung des Ventils 18 dient der dargestellte Schwinghebel 25, der bei 26 gelenkig an einer Klammer 27 montiert Ist»'Diese

■ - ■. . 03001 1 /08SI"

erstreckt sich vom Zylinderkopf 10 nach oben. Eine Ende 28 des Armes berührt das obere Ende 21 des Ventilschaftes 19; das andere Ende 29 wird von einer Stößelstange 30 berührt, die in geeigneter Weise von einer motorbetriebenen Nockeneinrichtung (nicht gezeigt) betätigt wird. Zur Verschleißverrxngerung am Punkt der Reibungsberührung zwischen dem Ende 28 des Schwinghebels und dem Ende 21 des Ventilschaftes und zur Schmierung der Ventilführung 16 wird herkömmlxcherweise öl aus einer öffnung (nicht gezeigt) im Schwinghebel 25 dem Ende 21 des Ventilschaftes zugeführt. Das öl läuft dann entlang des Schaftes nach unten zur Ventilführung. Wenn zwischen dem Ventilschaft 19 und der Führung 16 zu viel Spiel ist, bewegt sich das öl weiter nach unten am Schaft entlang zum Ventilkopf 20. Wenn das Ventil den Einlaß in die Verbrennungskammer 14 regelt, wird öl in die Kammer eingebracht und verbrannt. In entsprechender Weise wird am Auslaßventil öl durch die heißen Gase verbrannt. In beiden Fällen erscheint im Auspuffgas Rauch.

Um zu verhindern, daß öl in die Verbrennungszone leckt, ist eine Ventildichtung 31 auf dem Ventilschaft 19 am oberen Ende des Vorsprunges 15 vorgesehen. Die Dichtung besteht aus drei Teilen. Der Dichtungskörper 32 besteht aus einem geeigneten unflexiblen Material, beispielsweise einem geeigneten Metall oder Nylon. Er besitzt im wesentlichen die Gestalt einer umgekehrten Schale, wobei ein zylindrischer Abschnitt bzw. eine Schürze an der Ausprägung 17 anstößt und den Vorsprung 15 eng umgibt. Eine obere Zylinderwand 34 ist mit der Schürze 33 durch einen geneigten, nach innen versetzten Abschnitt 35 verbunden. Die Innenfläche 36

. 030011/0867

der Wand 34 ist mit einem nach innen gerichteten Flansch bzw. einer Rippe 37 versehen. Diese besitzt eine Innenfläche 38, welche eine öffnung mit größerem Durchmesser als derjenige des Ventilschaftes begrenzt. Die obere und die untere Fläche der Rippe sind mit nach innen verlaufenden Abmeßnuten 39 und 40 versehen. Die Nuten enden kurz vor dem Innendurchmesser der Rippe in einer oberen und einer unteren abgedichteten Dichtlippe 41 bzw. 42.

Ein Einsatz oder Kragen 43 aus elastischem Material, beispielsweise aus Gummi, bildet das zweite Teil der Dichtung. Er besitzt eine äußere Ringnut 44, welche die Rippe 37 aufnimmt. Die Basis

45 der Nut ist konkav, so daß zwischen der Innenfläche 38 der Rippe 37 und der konkaven Fläche 45 des Inserts ein ölreservoir

46 gebildet wird. Die innere, im wesentlichen zylindrische Fläche

47 des Inserts steht in dichtender Berührung mit der Außenfläche des Ventilschafts 19.

Dadurch, daß der Dichtungskörper 32 aus einem verhältnismäßig unflexiblen Material hergestellt ist, kann die Schürze 33 in Reibung sberührung mit dem Ventilführungsvorsprung 15 treten und an diesem sich verriegeln, ohne daß äußere Rückhalteringe notwendig sind. In der Nähe des unteren Randes der Schürze 33 kann die Wand mit einer leicht vergrößerten Verstärkungsrxppe 48 ausgebildet sein, welche die Starrheit des Kunststoffdichtungskörpers fördert und zur Haltewirkung durch lokale Verformung beim Einbau beiträgt. _:

030 011 /0867

Die Dichtung ist so gebaut, daß sie die Bewegung des elastischen Kragens 43 ausnutzt, der bei der positiven Ventilschaftabdichtung durch die Reibung bewirkt wird, welche zwischen Kragen und Ventilschaft 19 bei der Hin- und Herbewegung des Schaftes auftritt. Betrachtet man Figur 5, so sucht das Insert 43 beim Aufwärtshub des Ventils, wie durch den Pfeil A dargestellt, dem Ventilschaft nach oben zu folgen. Auf diese Weise kann öl, welches in dem Ringraum 4 9 zwischen dem Dichtungskörper und dem Insert liegt,

werden, durch die Nuten 39 in das ölreservoir 46 gezogen, wie durch die Pfeile B dargestellt. Die Dichtung zwischen dem Insert und der Lippe 41 ist dabei unterbrochen. Beim Aufwärtshub des Ventilschaftes befindet sich die untere Lippe 42 in Dichtungsberührung am Insert und verhindert, daß öl das Reservoir 46 verläßt.

Beim Abwärtshub des Ventils, wie durch den Pfeil C in Figur 6 gezeigt, sucht sich das Insert nach unten zu bewegen, wobei jedoch der Weg begrenzt ist. Aufgrund dieser Bewegung tritt das Insert in Dichtungsberührung mit der oberen Lippe 41. Hierdurch wird die Rückwärtsströmung von öl verhindert; es bewegt sich von der unteren Lippe 42 weg. Die Bewegung des Inserts führt außerdem zu einer Kompression des ölreservoirs 46, so daß das öl um die Lippe 42 und durch die Nuten 40 herausgedrückt wird. Dieses bewegt sich nach unten durch den Ringraum 51 zwischen dem Dichtungskörper und dem Insert über die Dichtung hinaus und schmiert den Ventilschaft, wie durch die Pfeile D gezeigt.

030011/0867

-13-

Die beschriebene Dichtung ergibt eine positive Pumpwirkung auf das öl zwischen dem Dichtungskörper und dem Insert. Hierdurch werden Ventilschaft und Führung geschmiert. Die ölmenge, die beim Pumpen abgemessen wird, wird durch das Volumen des ölreservoirs 4 6 zwischen dem Flansch der Rippe 37 und dem elastischen Insert 43 geregelt. Anstelle des stößelgesteuerten Schwinghebels, wie in Figur 1 gezeigt, kann die Dichtung auch bei einem Motor mit obenliegenden Nocken verwendet v/erden.

d! Q) 181 1 /Uli

I'd!

Leerseite

Claims

nveite

öipl Ing. ". Hcuck

Dipl. Phys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graaits

Dip!. Ing. W. Wshnert

Dipl. Phys. V/. Carstens

Dr.-ing. Vn. Döring

?935260

Earistrsiie 23 8 0 0 0 Mur.cnen 2

BORG-WARNER CORPORATION South Michigan Ave. Chicago, 111. 60604 USA

Änwaltsakte M-5024 27. August 197 9

Dichtung, insbesondere für einen. Ifentilscliaft

Dichtung zur wo; vor Sprunges,- in besondere für si SiS Uläfciß'C; SZiii f «j. „-- I -. --"jl f^i y* r^j 7 fs ■'— 71

LndriscKsn Fußruiic

-aichnet „ -da

lchtungskörpsr
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rippe und Insert eine Einrichtung vorgesehen ist, welche zwi schen diesen Schmiermittel durchpumpt und den Fluß des durch gepumpten Schmiermittels abmißt.
3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pump- und Abmeßeinrichtung mehrere obere und untere Abmeßnuten (39,40) an der Rippe (37) umfaßt, daß die Rippe in einer im wesentlichen zylindrischen Fläche (38) endet, welche obere (41) und untere (42) Dichtlippen für die Abmeßnuten bildet, daß die Ringnut (44) in dem Insert (43) parallele obere und untere Flächen besitzt, die normalerweise an den Dichtlippen (41,42) anliegen und von einer.konkaven Grundfläche C45) verbunden sind,» wobei dia konkave Fläche (45) und die innere zylindrische Wand {38} der Rippe (37) ein Schmisrmitfcelreservoir (4 6) bilden«
4_a Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unfiejrible Dichtungskörper (32) dicht axr. Führungsvorsprung (15} oiins Zuhilfenahme äußerer Rückhalteringe anliegt.
5. Dichtung zur Montage am Ende" eines zylindrischen Ventilführiings-ifor Sprunges, dad ~ ■;.='"-ι :-. ι - , ι i. s u ι, .: einsn Diciit.uz:v"3kcrper (3 Z - ■ -· * ¹ f huj * ι

uitigibü;. i:nd ein-a s^lindris^ks /du^d '34',- die :i:it den: obere:. Ende d-sa L:.ysohr,itt^.s (33) ■■:^j}:-v.v&~.::; iit ? b.= fitst_; wc bei nt^d

der oberen Wand befindet, sowie ein elastisches Insert (43), welches eine ringförmige Außennut (44) aufweist„ welche die Rippe (37) aufnimmt, sowie eine innere zylindrische Wandfläche (47), welche dichtend an einem Ventilschaft (19) anliegt»
6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Inserts (43) einen Abstand von der Innenfläche

(36) der oberen Wand besitzt, x^odurch zwischen diesen ein Ringraum (49,51) geschaffen wird.
7. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen und der unteren Fläche der Rippe (37) mehrere nach innen verlaufende Abmeßnuten (3 9,40) ausgebildet sind.
8. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (37) in einer inneren zylindrischen Wandfläche (38) endet, welche eine obere (41) und eine untere (42) Dichtlippe besitzt, die an der oberen und an der unteren Fläche der Rippe (37) ausgebildet sind.
9. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (44) im Einsatz (43) eine im wesentlichen flache obere und eine im wesentlichen flache untere Fläche enthält, die überfeine konkave Basisfläche (45) verbunden sind.
10. Dichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Basisfläche (45) zusammen mit der Rippe (37) ein ölreservoir (4 6) bildet.

030011/086?
11= Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (44) im Insert (43) eine konkave Basis (45) enthält, welche zusammen mit der inneren zylindrischen Rippenwandflache (38) ein ölreservoir (46) bildet.
12. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Inserts (43) einen Abstand von der Innenfläche (36) der oberen Wand (34) des Dichtungskorpers besitzt, wodurch zwischen diesen ein Ringraum (49,51) geschaffen wird, daß die Rippe (37) in einer im wesentlichen zylindrischen Innenwand (3 8) endet und mehrere Abmeßnuten (39,40) aufweist, welche an der oberen und der unteren Fläche ausgebildet sind, daß eine obere Dichtlippe (41) und eine untere Dichtlippe (42) als Verlängerung der inneren Rippenwand (38) ausgebildet sind und zusammen mit dem Insert (43) die Strömungsmittelbewegung durch die Nuten regelt, wobei die Insertnut (44) eine im wesentlichen flache obere und untere Fläche besitzt, welche normalerweise die Lippen (41,42) berühren, sowie eine konkave Basisfläche (45), welche zusammen mit der Innenrippenwand (38) ein ölreservoir (4 6) bildet, welches durch die Dichtlippen (41,42) von den Nuten (3 9,40) getrennt ist.
13. Dichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Insert (43) bei der hin- und hergehenden Bewegung des Ventilschaftes (19) deformiert wird, was in einer Pumpwirkung auf das ölreservoir resultiert.

030011/0887

-5-

14» Dichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer nach oben gerichteten Bewegung des Ventilschaftes (19) das Insert (43) dem Ventilschaft zu folgen sucht, so daß die untere Dichtlippe (42) sich in Dichtberührung am Insert (43) befindet und der Dichtkontakt zwischen der oberen Dichtlippe (41) und dem Insert (43) unterbrochen ist, wodurch eine ölströmung über die oberen Abmeßnuten (39) in das ölreservoir (4 6) möglich ist, und daß bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Ventilschaftes (19) das Insert (43) nach unten deformiert wird, wodurch es die obere Dichtlippe (41) berührt und der Dichtkontakt zwischen der unteren Dichtlippe (4 2) und dem Insert unterbrochen ist, wodurch bei einer Bewegung des Inserts eine Kompression des ölreservoirs (4 6) erzeugt wird, weiche öl an der unteren Dichtlippe (42) vorbei und durch die unteren Abrceßnuten (40) drückt.

030011/oeS?