EP0075702B1 - Lippendichtungsring, insbesondere Ventilschaftabdichtung - Google Patents

Lippendichtungsring, insbesondere Ventilschaftabdichtung Download PDF

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EP0075702B1
EP0075702B1 EP82107353A EP82107353A EP0075702B1 EP 0075702 B1 EP0075702 B1 EP 0075702B1 EP 82107353 A EP82107353 A EP 82107353A EP 82107353 A EP82107353 A EP 82107353A EP 0075702 B1 EP0075702 B1 EP 0075702B1
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sealing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant

Definitions

  • the invention relates to a lip sealing ring, in particular a valve stem seal, consisting of an elastic material, a cylindrical stiffening cylinder material, a cylindrical stiffening cylinder made of metal or another material and a starting point formed by the stiffening cylinder for power transmission through the assembly stamp.
  • Valve stem cylinders with or without spring-loaded sealing lips are attached to the valve guides using clamps, springs, metal and / or hard material rings or vulcanized-in metal stiffening cylinders.
  • the sealing part is pressed onto the valve guide using a cylindrical assembly plunger.
  • the stiffening cylinder has projections that protrude radially outwards so that the assembly stamp can engage the sealing ring.
  • Valve stem seals are already known, on the stiffening cylinders of which holding and mounting flanges are attached. According to DE-A-1 550 247 it is known, for example, to bend the stiffening cylinder radially inwards in the region between the holding part and the sealing lip part, so that the shoulder formed is the attachment of the mounting stamp. According to MTZ Motortechnische Zeitschrift (1975), number 12, page 1, valve stem seals are known, the vulcanized stiffening cylinder of which is bent radially outwards to form a type of assembly collar in the area between the sealing lip part and the adhesive part.
  • valve stem seals with radially inward or outward stiffening cylinders in the area between the sealing lip part and the adhesive part, there is also the risk that the rubber-metal connection in this area will be damaged by the relatively high specific surface pressure, so that failure of the entire sealing can occur.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a lip seal ring, and in particular a valve stem seal for internal combustion engines, the metallic stiffening cylinder of which has a shoulder for the assembly stamp while taking up relatively small radial installation spaces, without the risk of destroying the rubber-metal connection when pressed onto the Valve stem exists.
  • the seal should be simple and inexpensive to manufacture at the same time.
  • a lip sealing ring the stiffening cylinder of which, with the formation of a frill-like bend, has a larger diameter in the area facing the sealing lip part than in the area facing the adhesive part and in which the elastomer in the area facing the sealing lip part is vulcanized exclusively on the inner surface of the stiffening cylinder, so that the end face of the stiffening cylinder facing the sealing lip part forms the starting point of the assembly stamp.
  • the bend is preferably approximately in the central region of the stiffening cylinder and extends to a length of up to approximately 1/5 of the total length of the stiffening cylinder.
  • the radial height of the bend as the difference between the two stiffening cylinder half radii is preferably at most equal to the radial wall thickness of the stiffening cylinder plate, so that the individual stiffening cylinders cannot plug into one another during the production process.
  • the stiffening cylinder in deviation from the circular shape, can have the shape of a polygon, so that a radial spring is formed and a larger tolerance range for the fit of the lip part on the valve guide can be bridged.
  • oval stiffening cylinders have proven to be advantageous, in particular for manufacturing reasons.
  • the deviations of the cross sections from the circular shape may need only relate to the halves of the stiffening cylinder opposite the sealing lip part.
  • the stiffening cylinder By designing the stiffening cylinder with the collar-like bend instead of a collar, due to the small diameter tolerance, the full use of the radial installation space is made possible. A good transfer of the assembly forces takes place from the assembly stamp, which rests on the end face of the stiffening cylinder facing the sealing lip part, even if it only rests on a small circular area.
  • the invention also enables good guidance of the valve stem sealing ring in the assembly stamp and the use of a sufficiently metered rubber lip and spring when mounting the valve stem sealing rings on the guide, even if the valve was previously inserted into its guide for production reasons.
  • the rubber metal connection between Sealing lip part and adhesive part can no longer be damaged so easily.
  • the larger binding surface of the sealing lip part to the stiffening cylinder provides better protection against its destruction.
  • the invention which is preferably to be used for valve stem seals with relatively small diameters, can in principle also be applied to lip sealing rings in general with similar dimensions and assembly problems.
  • FIG. 1 shows the valve stem seal, which is pressed onto the seat 5 in the direction of the arrow 4 with the assembly stamp 2 on the valve stem 3.
  • the sealing lip part 7 is pressed onto the valve stem 3 with the radial spring 8.
  • the neck-like bend 10 is located approximately in the middle of the stiffening cylinder 9. From the mounting die 2, the force is transmitted from the wall surface of the recess 11 to the end face 12 of the stiffening cylinder 9 facing the sealing lip part 7.
  • the stiffening cylinder 9 ' has an oval and in Figure 4 the stiffening cylinder 9 "has an octagonal cross section.
  • the elastomer jacket in the adhesive part 6 is circular on the inner circumference in all cases, while in the versions of Figures 3 and 4 it is on his Outer circumference to adapt to the shape of the stiffening cylinders 9 'and 9 "is oval or octagonal.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Lippendichtungsring, insbesondere eine Ventilschaftabdichtung, bestehend aus einem elastischen Werkstoff, einem zylindrischen Versteifungszylinder Werkstoff, einem zylindrischen Versteifungszylinder aus Metall oder einem sonstigen Werkstoff und einem vom Versteifungszylinder gebildeten Ansatzpunkt zur Kraftübertragung durch den Montagestempel.
  • Die Befestigung von Ventilschaftzylindern mit oder ohne federbelasteten Dichtlippen auf den Ventilführungen erfolgt durch Klammern, Federn, Metall und/oder Hartstoffringen oder einvulkanisierten metallischen Versteifungszylindern. Bei der Montage erfolgt das Aufpressen des Dichtteiles auf die Ventilführung mit Hilfe eines zylindrischen Montagestempels. Damit der Montagestempel am Dichtring angreifen kann, besitzt der Versteifungszylinder als Montagehilfe radial nach außen stehende Vorsprünge.
  • So sind bereits Ventilschaftabdichtungen bekannt, an deren Versteifungszylindern Halte- und Montageflansche angebracht sind. Nach der DE-A-1 550 247 ist es beispielsweise bekannt, den Versteifungszylinder im Bereich zwischen dem Halteteil und dem Dichtlippenteil radial nach innen abzubiegen, so daß die gebildete Schulter der Ansatz des Montatestempels ist. Nach MTZ Motortechnische Zeitschrift (1975), Heft 12, Seite 1 sind Ventilschaftabdichtungen bekannt, deren einvulkanisierter Versteifungszylinder unter Bildung einer Art Montagekragen im Bereich zwischen Dichtlippenteil und Haftteil radial nach außen stehend abgebogen ist.
  • Nachteile der Lösungen mit radial nach außen stehenden Montagehilfen sind jedoch die Beanspruchung relativ großer Bauräume, so daß, wenn zum Beispiel bei Motoren mit zwei Ventilfedern der radiale Bauraum sehr beengt ist, derartige Ventilschaftabdichtungen nicht eingesetzt werden können. Wenn ferner in speziellen Aufgabenstellungen das Ventil bereits in die Führung eingesetzt ist, bevor der Ventilschaftabdichtungsring aufgepreßt wurde, ist die Auslegung des Montagestempels eingegrenzt. Zusätzlich besitzen die Abbiegungen, bedingt durch ihre Herstellung, einen relativ großen Ziehradius und die Versteifungszylinder an ihrem Außendurchmesser eine relativ große Schnittoleranz. Zur Toleranzüberbrückung müssen bei derartigen Ringen auch die äußeren Mantelflächen mit Elastomeren überzogen sein. Bei Ventilschaftabdichtungen mit radial nach innen oder außen gebogenen Versteifungszylindern im Bereich zwischen Dichtlippenteil und Haftteil besteht zugleich die Gefahr, daß durch die relativ hohe spezifische Flächenpressung die Gummimetallverbindung in diesem Bereich beschädigt wird, so daß es zum Ausfall der gesamten Abidchtung kommen kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lippendichtungsring, und zwar insbesondere eine Ventilschaftabdichtung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, deren metallischer Versteifungszylinder unter Beanspruchung relativ geringer radialer Bauräume einen Ansatz für den Montagestempel besitzt, ohne daß die Gefahr der Zerstörung der Gummimetallverbindung beim Aufpressen auf den Ventilschaft besteht. Die Dichtung soll zugleich einfach und kostensparend herstellbar sein.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lippendichtungsring gelöst, dessen Versteifungszylinder unter Bildung einer halskrausenartigen Aufbiegung im zum Dichtlippenteil weisenden Bereich einen größeren Durchmesser als im zum Haftteil weisenden Bereich besitzt und bei dem das Elastomer im zum Dichtlippenteil weisenden Bereich ausschließlich an der Innenfläche des Versteifungszylinders anvulkanisiert ist, so daß die zum Dichtlippenteil weisende Stirnfläche des Versteifungszylinders den Ansatzpunkt des Montagestempels bildet. Die Aufbiegung liegt bevorzugt etwa im mittleren Bereich des Versteifungszylinders und erstreckt sich auf eine Länge von bis zu etwa 1/5 der Gesamtlänge des Versteifungszylinders. Die radiale Höhe der Aufbiegung als Differenzbetrag der beiden Versteifungszylinderhälftenradien ist bevorzugt maximal gleich der radialen Wandstärke des Versteifungszylinderbleches, so daß während der Herstellungsverfahren die einzelnen Versteifungszylinder sich nicht ineinanderstecken können. Gegebenenfalls kann der Versteifungszylinder in Abweichung von der Kreisform die Form eines Polygons besitzen, so daß eine Radialfeder gebildet wird und ein größerer Toleranzbereich für den Sitz des Lippenteiles auf der Ventilführung überbrückt werden kann. In anderen Fällen haben sich, insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen, ovale Versteifungszylinder als vorteilhaft erwiesen. Die Abweichungen der Querschnitte von der Kreisform brauchen sich gegebenenfalls nur auf die dem Dichtlippenteil entgegengesetzten Hälften des Versteifungszylinders beziehen.
  • Durch Ausbildung des Versteifungszylinders mit der halskrausenartigen Aufbiegung statt eines Bundes wird, bedingt durch die geringe Durchmessertoleranz, die volle Ausnutzung des radialen Bauraumes ermöglicht. Vom Montagestempel, der auf der zum Dichtlippenteil weisenden Stirnfläche des Versteifungszylinders aufliegt, erfolgt eine gute Übertragung der Montagekräfte, selbst wenn er lediglich auf einer kleinen Kreisringfläche aufliegt. Die Erfindung ermöglicht auch eine gute Führung des Ventilschaftdichtringes im Montagestempel und die Verwendung einer ausreichend dosierten Gummilippe und Feder bei Montage der Ventilschaftdichtringe auf die Führung, selbst wenn aus produktionstechnischen Gründen das Ventil schon vorher in seine Führung eingeschoben wurde. Die Gummimetallverbindung zwischen Dichtlippenteil und Haftteil kann nicht mehr so leicht beschädigt werden. Durch die größere Bindefläche des Dichtlippenteiles zum Versteifungszylinder entsteht ein besserer Schutz vor dessen Zerstörung.
  • Die Erfindung, die bevorzugt bei Ventilschaftabdichtungen mit relativ kleinen Durchmessern angewendet werden soll, kann im Prinzip auch bei Lippendichtungsringen allgemein mit ähnlichen Abmessungen und Montageproblemen angewendet werden.
  • Anhand der Abbildungen 1 bis 4 wird die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt
    • Figur 1 das Schnittbild der erfindungsgemäßen Ventilschaftabdichtung und die
    • Figuren 2 bis 4 zeigen Querschnittsbilder der auf den Ventilschaft montierten Ventilschaftabdichtungen mit Versteifungzylindern unterschiedlicher Querschnittsformen in der Schnittlinie II-IV der Figur 1.
  • In Figur 1 zeigt 1 die Ventilschaftabdichtung, die mit dem Montagestempel 2 auf den Ventilschaft 3 in Pfeilrichtung 4 auf den Sitz 5 gepreßt wird. Der Dichtlippenteil 7 wird mit der Radialfeder 8 auf den Ventilschaft 3 gepreßt. Am Versteifungszylinder 9 liegt etwa in der Mitte die halskrausenartige Aufbiegung 10. Vom Montagestempel 2 erfolgt von dessen Wandfläche der Ausnehmung 11 die Kraftübertragung auf die zum Dichtlippenteil 7 weisende Stirnfläche 12 des Versteifungszylinders 9.
  • In der Abbildung 2 ist der Querschnitt des Versteifungszylinders 9 kreisförmig.
  • In der Abbildung 3 besitzt der Versteifungszylinder 9' einen ovalen und in der Abbildung 4 besitzt der Versteifungszylinder 9" einen achteckigen Querschnitt. Der Elastomermantel im Haftteil 6 ist in allen Fällen am Innenumfang kreisrund, während er in den Ausführungen der Abbildungen 3 und 4 an seinem Außenumfang zur Anpassung an die Form der Versteifungszylinder 9' und 9" oval beziehungsweise achteckig ist.

Claims (7)

1. Lippendichtungsring, insbesondere eine Ventilschaftabdichtung (1), bestehend aus einem elastischen Werkstoff, einem Versteifungszylinder (9) aus einem Metall oder einem sonstigen Werkstoff und einem vom Versteifungszylinder (9) gebildeten Ansatzpunkt (12) zur Kraftübertragung durch den Montagestempel (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungszylinder (9) unter Bildung einer halskrausenartigen Aufbiegung (10) im zum Dichtlippenteil (7) weisenden Bereich einen größeren Durchmesser als im zum Haftteil (6) weisenden Bereich besitzt, und daß das Elastomer im zum Dichtlippenteil (7) weisenden Bereich ausschließlich an der Innenfläche des Versteifungszylinders (9) anvulkanisiert ist, so daß die zum Dichtlippenteil (7) weisende Stirnfläche des Versteifungszylinders (9) den Ansatzpunkt (12) des Montagestempels (2) bildet.
2. Lippendichtungsring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbiegung (10) im etwa mittleren Bereich des Versteifungszylinders (9) liegt und ihre Länge bis zu maximal 1/5 der Gesamtlänge des Versteifungszylinders (9) beträgt.
3. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der Aufbiegung (10) maximal etwa gleich der radialen Wandstärke des Versteifungszylinders (9) ist.
4. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungszylinder (9', 9") einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist.
5. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungszylinder (9") einen polygonalen Querschnitt besitzt.
6. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungszylinder (9') einen ovalen Querschnitt besitzt.
7. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Versteifungszylinders (9', 9") ausschließlich in der dem Dichtlippenteil (7) gegenüberliegenden Hälfte von der Kreisform abweicht.
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