EP1338762A2 - Ventilschaftabdichtung an Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Ventilschaftabdichtung an Verbrennungskraftmaschinen Download PDF

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EP1338762A2
EP1338762A2 EP03002943A EP03002943A EP1338762A2 EP 1338762 A2 EP1338762 A2 EP 1338762A2 EP 03002943 A EP03002943 A EP 03002943A EP 03002943 A EP03002943 A EP 03002943A EP 1338762 A2 EP1338762 A2 EP 1338762A2
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wall parts
wall
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Massimo Martelli
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Carl Freudenberg KG
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Carl Freudenberg KG
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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
    • 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
    • F01L2301/00—Using particular materials

Definitions

  • the invention is concerned with a valve stem seal Internal combustion engines with a radial on the valve stem and on the Valve stem guide axially adjacent sealing element made of a polymer Material and a sleeve-shaped holding part holding the sealing element.
  • the seal on the valve stems should prevent that Oil gets to the valve seat, but on the other hand also the valve stem is sufficient to be supplied with oil for its lubrication, so that there is no excessive wear occurs on the valve stem and on the valve stem guide. Beyond that aspired to seal the valve stem as inexpensively as possible perform while ensuring a long service life.
  • valve stem seal is known from DE 199 49 248 A1 become a good seal with easy manufacture results. This valve stem seal can be used for various purposes to be used.
  • Valve stem seal from a sleeve-shaped bearing a sealing lip Holding part is the axially over the sealing lip and at the same time Fastening the seal on the valve stem guide is used.
  • the holding part is for this with its protruding sleeve section on the lateral surface of the Valve stem guide is pushed on and is replaced by at least one radial notched inwards from the middle area of the sleeve section Projection in an annular groove in the outer surface of the valve stem guide pressed.
  • the sealing lip of the valve stem seal lies against the valve stem, while an axially protruding annular sealing lip under tension the face of the valve stem guide is pressed.
  • Such Valve stem sealing requires and is high manufacturing precision complex to assemble.
  • the invention is based on the object of a valve stem seal create that is easy to manufacture, the smallest possible Requires material, provides a good seal and is easy on the Valve stem guide can be installed.
  • valve stem seal Type mentioned according to the invention in that the holding part as Polyhedron formed on the outer wall of the valve stem guide Has wall parts.
  • Such a valve stem seal can with a Minimum of polymeric material and also metal can be produced. About that it is also easy to manufacture and assemble.
  • the holding part is designed such that predetermined wall parts under spring pressure rest on the outer wall of the valve stem guide and thereby the Secure the seal on the valve stem guide.
  • the holding part in cross section seen that has the shape of a triangle In many applications, it is sufficient if the holding part in cross section seen that has the shape of a triangle. Depending on the area of application, the number the wall parts lying against the outer wall of the valve stem guide increased become. A higher number of these wall parts results in a stronger fixation of the holding part on the valve stem guide.
  • the wall parts of the Holding parts are preferably flat, they then lie along one Line contact on the valve stem guide. But that is also possible Widen the contact surface in which the wall parts of the holding part Bulges are provided, which on the outer diameter of the Valve stem guide are adjusted.
  • the wall parts of the holding part lying between the flat wall parts have a cylindrical shape whose central axis is aligned with the axis of the Valve stem collapses. The stability of the individual parts to each other will thereby supported.
  • the cylindrical wall parts of the Holding part run parallel to the valve stem axis along their entire length.
  • the flat wall parts seen in cross section have a bow-like section, which supports the springing of the flat wall parts.
  • the invention is therefore a valve stem seal, which thanks to the multiple flat, bendable surfaces equipped metal part can be fixed on the valve stem guide, the Metal part has n (flat) surfaces, the n contacts with the Form the outside diameter of the valve stem guide (n ⁇ 3). That, in cross section seen, polygon-like holding part overcomes by the resulting radial force the axial force and vibration caused by vibrations of the valve stem comes to avoid "pop-off” and also overwhelms any positive Pressure generated under the sealing lip.
  • the characteristics of the bendable metal part allow an increased tolerance range for to compensate for the outside diameter of the valve guide, which in some Cases surface manufacturing requirements for valve guide outer diameter reduced.
  • the holding part thus becomes a functional feature of the Valve stem seals.
  • the dynamic range is not affected.
  • the static area is limited to a static lip on the top Valve guide surface, reducing the amount of elastomer required becomes.
  • valve stem seal 1 is in a view according to the Section line B - B shown in Figure 2.
  • Figure 1 is an example of the Holding part 2 shown with three wall parts 4. The number of wall parts 4 can however, as previously described. A triangular one is visible Formation of the holding part 2 for the sealing element 3.
  • the holding part 2 lies with the just formed wall parts 4 on the outer wall 5 of the valve stem guide 6 and that here there is a linear contact in points 7.
  • the valve stem lies in the valve stem guide 6.
  • the wall parts 4 become pressed against the outer wall 5 of the valve stem guide under spring force.
  • the flat wall parts 11, 4 of the holding part 2 are through cylindrical wall parts 9 connected with each other. The central axis of these wall parts coincides with axis 10 the valve stem 8 together.
  • valve stem seal 1 in section along the line A - A shown in Figure 1.
  • the valve stem 8 is from the valve stem guide 6 surround.
  • the holding part 2 On the valve stem guide 6, the holding part 2 is placed, which consists of flat 4 and cylindrical wall parts 9.
  • the cylindrical Wall parts 9 run parallel to the valve stem axis 10.
  • the flat wall parts 4 have the line contact 7 with the outer wall 5 of the valve stem guide 6. This line contact 7 extends only over part of the total length of the holding part 2.
  • a bracket-like section 11 which increases the spring force of the part 4 lying directly on the wall 5.
  • the sealing element 3 is with a radially enclosing the valve stem 8 Provide sealing lip 12.
  • This sealing lip is usually designed in such a way that it allows a defined amount of lubricating oil to pass through adequate lubrication of the valve stem in the valve stem guide 6 given is.
  • a second sealing lip 13 of the sealing element 3 is statically on the Valve stem guide 6 on its front side. For a good The sealing element 13 is used to secure the contact pressure of the radial lip 12 provided with a ring tension spring 14.
  • the sealing element 3 is held by an annular flange 15 which is at the top End of the holding part 2 is arranged. To make assembly easier, that is Holding part 2 at its lower end with an outward Flanged edge 16 equipped.

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Abstract

Ventilschaftabdichtung an Verbrennungskraftmaschinen mit einem am Ventilschaft radiale und an der Ventilschaftführung axial anliegenden Dichtelement aus einem polymeren Material und einem das Dichtelement haltenden hülsenförmigen Halteteil wobei das Halteteil (2) im Querschnitt eine polygonartige Form hat, die an der Außenwand (5) der Ventilschaftführung (6) anliegende Wandteile (4) aufweist. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung befasst sich mit einer Ventilschaftabdichtung an Verbrennungskraftmaschinen mit einem am Ventilschaft radial und an der Ventilschaftführung axial anliegenden Dichtelement aus einem polymeren Material und einem das Dichtelement haltenden hülsenförmigen Halteteil.
Die an Ventilschaften vorhandene Abdichtung soll zum einen verhindern dass Öl zum Ventilsitz gelangt, zum anderen aber auch den Ventilschaft ausreichend mit Öl für seine Schmierung zu versorgen, damit kein allzu hoher Verschleiß am Ventilschaft und an der Ventilschaftführung auftritt. Darüber hinaus wird angestrebt, die Ventilschaftabdichtung so kostengünstig wie möglich auszuführen und dabei gleichzeitig eine hohe Lebensdauer zu gewährleisten.
Stand der Technik
Durch die DE 199 49 248 A1 ist eine Ventilschaftabdichtung bekannt geworden, die eine gute Abdichtung bei gleichzeitig einfacher Herstellung ergibt. Diese Ventilschaftabdichtung kann für verschiedene Einsatzzwecke benutzt werden.
Eine andere Möglichkeit ist in der DE 197 36 321 A1 gezeigt, bei der die Ventilschaftabdichtung aus einem eine Dichtlippe tragenden hülsenförmigen Halteteil besteht der axial über die Dichtlippe übersteht und gleichzeitig zur Befestigung der Abdichtung an der Ventilschaftführung dient. Der Halteteil ist hierfür mit seinem überstehenden Hülsenabschnitt auf die Mantelfläche der Ventilschaftführung aufgeschoben und wird durch mindestens einen radialen nach innen aus dem Mittelbereich des Hülsenabschnitts ausgeklinkten Vorsprung in eine Ringnut in der Mantelfläche der Ventilschaftführung eingedrückt. Die Dichtlippe der Ventilschaftabdichtung liegt am Ventilschaft an, während eine axial vorstehende ringförmige Dichtlippe unter Vorspannung an die Stirnseite der Ventilschaftführung angedrückt ist. Eine solche Ventilschaftabdichtung erfordert eine hohe Fertigungspräzision und ist aufwendig in der Montage.
Eine andere Lösung bei der die Dichtlippe von einer hülsenförmigen Halterung gehalten ist, zeigt die EP 0 544 458 A1. Dort sind zwei teleskopartig ineinandergreifende hohle zylindrische Schalen gezeigt, welche eine Verstellung der Führungshöhe der Dichtlippe ermöglichen. Durch die teleskopartige Ausbildung der beiden Schalen ist zwar eine Höhenverstellung möglich, jedoch ist die während des Betriebs gewünschte ortsfeste Fixierung der Abdichtung kaum erreichbar. In der Druckschrift sind hierfür auch keine diesen Zweck erfüllende Maßnahmen angegeben.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Ventilschaftabdichtung zu schaffen, die einfach herzustellen ist, einen möglichst geringen Materialaufwand benötigt, eine gute Abdichtung ergibt und leicht auf der Ventilschaftführung montiert werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei einer Ventilschaftabdichtung der Eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch, dass das Halteteil als Polyeder ausgebildet an der Außenwand der Ventilschaftführung anliegende Wandteile aufweist. Eine solche Ventilschaftabdichtung kann mit einem Minimum an polymeren Material und auch Metall hergestellt werden. Darüber hinaus ist sie einfach zu fertigen und zu montieren.
Das Halteteil ist so ausgebildet, dass vorbestimmte Wandteile unter Federdruck an der Außenwand der Ventilschaftführung anliegen und dadurch die Abdichtung an der Ventilschaftführung fixieren.
In vielen Anwendungsfällen genügt es wenn das Halteteil im Querschnitt gesehen, die Form eines Triangels hat. Je nach Einsatzgebiet kann die Anzahl der an der Außenwand der Ventilschaftführung anliegenden Wandteile erhöht werden. Eine höhere Anzahl dieser Wandteile ergibt eine stärkere Fixierung des Halteteils an der Ventilschaftführung.
Die an der Außenwand der Ventilschaftführung anliegenden Wandteile des Halteteils sind bevorzugt eben ausgebildet, sie liegen dann entlang einer Linienberührung an der Ventilschaftführung an. Möglich ist aber auch die Berührungsfläche zu verbreitern, in dem die Wandteile der Halteteils mit Auswölbungen versehen werden, welche an den Außendurchmesser der Ventilschaftführung angepasst sind.
Die zwischen den ebenen Wandteilen liegenden Wandteile des Halteteils haben eine zylindrische Form deren Mittelachse mit der Achse des Ventilschaftes zusammenfällt. Die Stabilität der einzelnen Teile zueinander wird dadurch unterstützt.
In der einfachsten Ausführungsform können die zylindrischen Wandteile des Halteteils auf ihrer gesamten Länge parallel zur Ventilschaftachse verlaufen. Um jedoch eine möglichst gute Anfederung der ebenen Wandteile des Halteteils an der Ventilschaftführung zu erreichen, ist es günstig wenn die ebenen Wandteile im Querschnitt gesehen einen bügelartigen Abschnitt haben, welcher die Anfederung der ebenen Wandteile unterstützt.
Die Erfindung ist folglich eine Ventilschaftabdichtung, die dank des mit mehrfachen ebenen biegungsfähigen Oberflächen ausgestatteten Metallteils auf der Ventilschaftsführung fixiert werden kann, wobei das Metallteil n (ebene)-Oberflächen hat, die n-Kontakte mit dem Außendurchmesser der Ventilschaftführung bilden (n≥3). Das, im Querschnitt gesehen, polygonartige Halteteil überwindet durch die entstandene Radialkraft die Axialkraft und Vibration, die durch Schwingungen der Ventilschaft zustande kommt, um "pop-off" zu vermeiden und überwältigt ebenso jeglichen positiven Druck der unter der Dichtlippe erzeugt wird. Die Eigenschaften des biegungsfähigen Metallteils ermöglichen es einen erhöhten Toleranzbereich für den Außendurchmesser der Ventilführung zu kompensieren, was in einigen Fällen Oberflächenfertigungsforderungen für Ventilführungsaußendurchmesser reduziert. Das Halteteil wird somit zu einem funktionellen Merkmal der Ventilschaftabdichtung. Der dynamische Bereich ist hierbei nicht betroffen. Der statische Bereich beschränkt sich auf eine statische Lippe an der oberen Oberfläche der Ventilführung, wobei die benötigte Elastomermenge verringert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1
eine Ansicht der Ventilschaftabdichtung gemäß der Linie B - B der Figur 2 und
Figur 2
einen Schnitt durch die Ventilschaftabdichtung gemäß der Linie A - A der Figur 1.
Ausführung der Erfindung
In der Figur 1 ist die Ventilschaftabdichtung 1 in einer Ansicht gemäß der Schnittlinie B - B aus der Figur 2 gezeigt. In der Figur 1 ist ein Beispiel des Halteteils 2 mit drei Wandteilen 4 dargestellt. Die Anzahl der Wandteile 4 kann jedoch, wie zuvor beschrieben, erhöht werden. Sichtbar ist eine triangelförmige Ausbildung des Halteteils 2 für das Dichtelement 3. Das Halteteil 2 liegt mit den eben ausgebildeten Wandteilen 4 an der Außenwand 5 der Ventilschaftführung 6 an und zwar ist hier eine linienförmige Berührung in den Punkten 7 gegeben. In der Ventilschaftführung 6 liegt der Ventilschaft 8. Die Wandteile 4 werden unter Federkraft an die Außenwand 5 der Ventilschaftführung gedrückt. Die ebenen Wandteile 11, 4 des Halteteils 2 sind durch zylindrische Wandteile 9 miteinander verbunden. Die Mittelachse dieser Wandteile fällt mit der Achse 10 des Ventilschafts 8 zusammen.
In der Figur 2 ist die Ventilschaftabdichtung 1 im Schnitt gemäß der Linie A - A der Figur 1 dargestellt. Der Ventilschaft 8 ist von der Ventilschaftführung 6 umgeben. Auf der Ventilschaftführung 6 ist das Halteteil 2 aufgesetzt, welches aus ebenen 4 und zylindrischen Wandteilen 9 besteht. Die zylindrischen Wandteile 9 verlaufen parallel zur Ventilschaftachse 10. Die ebenen Wandteile 4 haben die Linienberührung 7 mit der Außenwand 5 der Ventilschaftführung 6. Diese Linienberührung 7 erstreckt sich nur über einen Teil der Gesamtlänge des Halteteils 2. An diesen Abschnitt der an der Wand 5 der Ventilschaftführung 6 anliegt schließt sich ein bügelartiger Abschnitt 11 an, welcher die Federkraft des direkt an der Wand 5 anliegenden Teils 4 erhöht.
Das Dichtelement 3 ist mit einer dem Ventilschaft 8 radial einfassende Dichtlippe 12 versehen. Diese Dichtlippe ist in üblicherweise so ausgebildet, dass sie einer definierten Menge an Schmieröl einen Durchtritt gewährt, damit einer ausreichende Schmierung des Ventilschaftes in der Ventilschaftführung 6 gegeben ist. Eine zweite Dichtlippe 13 des Dichtelements 3 liegt statisch an der Ventilschaftführung 6 und zwar an dessen Stirnseite an. Für eine gute Absicherung des Anpressdrucks der radialen Lippe 12 ist das Dichtelement 13 mit einer Ringspannfeder 14 versehen.
Das Dichtelement 3 wird von einem Ringflansch 15 gehalten, der am oberen Ende des Halteteils 2 angeordnet ist. Um die Montage zu erleichtern, ist das Halteteil 2 an seinem unteren Ende mit einem nach außen gerichteten Bördelrand 16 ausgestattet.

Claims (7)

  1. Ventilschaftabdichtung an Verbrennungskraftmaschinen mit einem am Ventilschaft radial und an der Ventilschaftführung axial anliegenden Dichtelement aus einem polymeren Material und einem das Dichtelement haltenden hülsenförmigen Halteteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (2) als Polyeder ausgebildet an der Außenwand (5) der Ventilschaftführung (6) anliegende Wandteile (4) aufweist.
  2. Ventilschaftabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandteile (4) unter Federkraft an der Außenwand (5) der Ventilschaftführung (6) anliegen.
  3. Ventilschaftabdichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (2) im Querschnitt die Form eines Triangels hat.
  4. Ventilschaftabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Außenwand (5) der Ventilschaftführung (6) anliegenden Wandteile (4) des Halteteils (2) eben ausgebildet sind.
  5. Ventilschaftabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den ebenen Wandteilen (4) liegenden Wandteile (9) des Halteteils (2) eine zylindrische Form haben, deren Mittelachse mit der Achse (10) des Ventilschaftes (8) zusammenfällt.
  6. Ventilschaftabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Wandteile (9) des Halteteils (2) auf ihrer gesamten Länge parallel zur Ventilschaftachse (10) verlaufen.
  7. Ventilschaftabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Wandteile (4) des Halteteils (2) an einen im Querschnitt bügelartigen Abschnitt (11) anschließen.
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