EP4264021A1

EP4264021A1 - Ventilschaftdichtung mit ventildrehvorrichtung

Info

Publication number: EP4264021A1
Application number: EP21815156.1A
Authority: EP
Inventors: Dirk Schober; Frank Zwein; Florian Ringeling; Thorsten MATTHIAS; Stefan Kellermann
Original assignee: Federal Mogul Valvetrain GmbH
Current assignee: Federal Mogul Valvetrain GmbH
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2023-10-25
Anticipated expiration: 2041-11-16
Also published as: WO2022194407A1; EP4264021B1; DE102021106307A1; US20240141810A1

Abstract

Ventildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung (2) umfassend eine Ventildrehvorrichtung (6), mit einer Zylinderkopfauflage (8) und einer Federlauflage (10) dazu bestimmt im Betrieb gegen eine Ventilfeder anzuliegen, wobei die Ventildrehvorrichtung eingerichtet ist die Federauflage im Betrieb gegenüber der Zylinderkopfauflage (8) zu drehen wobei an der Zylinderkopfauflage (8) der Ventildrehvorrichtung eine Ventilschaftdichtung angebracht ist, die eingerichtet ist an einem Ventilschaft anzuliegen und diesen bei Dreh- und Axialbewegungen abzudichten.

Description

Ventilschaftdichtung mit Ventildrehvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilschaftdichtung, die dazu bestimmt ist, einen Ventilschaft in einem V erbrennungsmotor gegenüber einem Zylinderkopf abzudichten, wobei die Ventilschaftdichtung weiter mit einer V entildrehvorrichtung kombiniert ist, die das Ventil bei jeder Betätigung um einen kleinen Winkel um seine Längsachse dreht.

V entilschaftdichtungen dienen einerseits dazu zu verhindern, dass Öl durch den Spalt zwischen Ventilschaft und Ventilführung in den Ansaugkanal bzw. den Abgaskanal des Motors gelangt und dort verbrannt wird, wodurch einerseits Öl verschwendet und andererseits Abgasgrenzwertewerte verschlechtert werden. Weiterhin sollen Ventilschaftdichtungen verhindern, dass Brenngase über den Abgaskanal und den Spalt zwischen Ventilschaft und Ventilfuhrung in den Zylinderkopf gelangen und dort das Öl verschmutzen oder ein Druck in dem Ölkreislauf erhöht wird.

Ventilschaftdichtungen als solche sind bereits aus verschiedenen Anwendungen bekannt. Ventilschaftdichtungen dienen dazu, den Ansaugkanal bzw. den Abgaskanal in dem Zylinderkopf gegen ein Eintreten von Öl in den Ansaug- bzw. Abgastrakt und den Ölkreislauf gegen V erunreinigungen aus dem Ansaug- bzw. Abgastrakt zu schützen. Üblicherweise werden hier Kappen vorgesehen, die auf den Ventilfuhrungen angebracht werden und eine Dichtung gegen einen Ventilschaft drücken. Die wichtigste Aufgabe besteht dabei darin, Öl in dem Zylinderkopf daran zu hindern bei aufrecht stehenden Motoren in den Motor bzw. Brennraum zu gelangen.

Es sind ebenfalls Ventildrehvorrichtungen bekannt, die auf einer Kombination von Kugeln, Federn und schiefen Ebenen basieren, und die bevorzugt an einem oberen Ende eines Ventils angeordnetwerden. Es sind ebenfalls Ventildrehvorrichtungen mit einem Federkonzept bekannt. Dabei handelt es sich üblicherweise um Kombinationen aus einer Tellerfeder mit mehreren Wälzelementen die auf schiefen Ebenen laufen, und beim Öffnen des Ventils dieses ein Stück weit um die Schaftachse des Ventilschafts drehen, sodass sich der Ventilteller bei jedem Öffnen um wenige Winkelgrade gegenüber dem Ventilsitz verdreht, wodurch ein einseitiger Verschleiß am Ventilsitz und am Ventilteller verhindert wird. Die herkömmliche V entildrehvorrichtung wird dabei üblicherweise oben im Bereich des Ventilfedertellers angebracht. Weitere Arten von V entildrehvorrichtungen sind in Form von Rotocoil™ oder auch Rotocap™ Ventildrehvorrichtungen bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil welches bisher nur für eine einzige Aufgabe vorgesehen war dahingehend zu verbessern, dass mit diesem Bauteil mehrere Teilaufgaben gleichzeitig gelöst werden können.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, bisher getrennte Bauteile in einer Einheit zusammenzufassen und so den Lagerhaltungs-, Handhabungs- und Montageaufwand bei Verbrennungsmotoren zu verringern. Dabei wird der F ertigungsaufwand unter den kombinierten Fertigungsaufwänden der Einzelteile liegen. Hier kann eine erhöhte Integration der Bauteile erreicht werden, was zudem noch eine Material- und Ressourceneinsparung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den oder die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche wobei bevorzugte Ausführungen in den abhängigen Ansprüchen beschrieben sind.

Es wird eine Ventildrehvorrichtung mit einer Ventilschaftdichtung bereitgestellt. Die Ventildrehvorrichtung umfasst dabei eine Zylinderkopfauflage, die dazu bestimmt ist an einem Zylinderkopf an- oder aufzuliegen. Weiter umfasst die Ventildrehvorrichtung eine Federlauflage, die dazu bestimmt ist im Betrieb gegen mindestens eine Ventilfeder anzuliegen und diese in Richtung des Zylinderkopfes abzustützen. Die Ventildrehvorrichtung ist eingerichtet die Federlauflage im Betrieb insbesondere bei einer Betätigung des Ventils insbesondere beim Öffnen des Ventils gegenüber der Zylinderkopfauflage zu drehen. Durch die Drehung der mindestens einen Ventilfeder an einer Basis wird diese Drehung über einen Federteller, der oben an der Feder anliegt, an ein Ventilschaftende weitergeleitet. Bei einem Öffnen des Ventils wird das Ventil um den Ventilschaft gedreht, da der Ventilteller vom Ventilsitz des Zylinderkopfs abhebt und nicht mehr durch Kraftschluss in Drehrichtung blockiert ist. Die V entildrehvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass an der Zylinderkopfauflage der V entildrehvorrichtung eine Ventilschaftdichtung angebracht ist, die eingerichtet ist an einem Ventilschaft anzuliegen und diesen bei Dreh- und Axialbewegungen des Ventils bzw. Ventilschafts abzudichten.

In der Grundausführung ist die V entildrehvorrichtung nur mit einer Dichtung am Ventilschaft versehen, nicht jedoch mit einer Dichtung gegenüber einer Ventilfuhrung oder dem Zylinderkopf. Hier wird die Dichtwirkung einfach durch eine gewisse Viskosität des Motoröls zwischen der Zylinderkopfauflage und dem Zylinderkopf in Kombination mit der Federkraft der Ventilfeder erreicht, die die Zylinderkopfauflage auf den Zylinderkopf presst. Hier kann eine statische Dichtwirkung auch ohne eine gesonderte Dichtung erreicht werden, sofern die Spaltmaße und die Oberflächengüte sowie die Anpresskraft durch die Ventilfeder ausreichen.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung der V entildrehvorrichtung umfasst diese weiter eine Dichtung, die eingerichtet ist die Zylinderkopfauflage in Axialrichtung gegen eine Fläche des Zylinderkopfs abzudichten; diese Dichtung kann auch als Zylinderkopfauflagedichtung bezeichnet werden. Hier kann eine Axialdichtung vorgesehen sein, die eine Unterseite der Zylinderkopfauflage gegen den Zylinderkopf abdichtet. Hier kann beispielsweise die gesamte Unterseite der Zylinderkopfauflage mit einer dünnen Elastomerschicht oder einem Elastomerlack versehen werden. Es kann ein relativ geringer Anpressdruck dazu verwendet werden eine ausreichende Dichtwirkung zu erzielen ohne dass eine besonders komplizierte Dichtgeometrie oder eine besonders ausgefeilte Dichtlippe ausgeführt werden muss. Es ist ebenfalls möglich eine in Axialrichtung wirkende Dichtung in einer entsprechenden Vertiefung oder Nut in einer Unterseite der Zylinderkopfauflage einzubringen oder einzulegen womit eine höhere Flächenpressung und eine V erpressungsbegrenzung der Dichtung einfach erreicht werden können.

Eine Sonderform dieser Dichtung kann als in Axialrichtung wirkende Dichtung ausgefuhrt werden, die in Axialrichtung gegen eine Stirnseite einer V entilschaftführung wirkt. Diese Ausführung weist den Vorteil auf, dass die V enti lschaftdichtung und die Dichtung, die auf die Stirnseite der Ventilschaftführung wirkt bzw. die Ventilschaftführungs- Stimseitendichtung einstückig ausgeführt werden können. Weiterhin gestattet es diese Ausführung einen sehr kleinen Dichtraum herzustellen, wodurch der Raum zwischen der Ventilschaftdichtung und der Ventilschaftführungs-Stimseitendichtung sehr gering gehalten werden kann, sodass sich in diesem Raum sehr schnell ein Gegendruck aufbaut, so dass ein Fluid von einem Abgaskanal oder einen Ansaugkanal zwischen Ventilschaft und Ventilschaftführung nach oben strömt. Dies ist eine einfache und kompakte Ausführung der vorliegenden Erfindung, die den Spalt sowohl zum Ventilschaft als auch zum Zylinderkopf hin abdichtet. Hier hilft die Kraft der Ventilfeder eine ausreichende Dichtwirkung zu erzielen, während über einen Abstand zu einer Kontaktfläche eine gewünschte definierte Verpressung der Dichtung erreicht werden kann.

Bei einer zusätzlichen beispielhaften Ausführung der Ventildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung umfasst diese weiter eine Dichtung, die eingerichtet die Zylinderkopfauflage gegen eine Mantelfläche einer Ventilschaftführung abzudichten. Die Dichtung kann auch als Ventilschaftführungs-Mantelflächendichtung bezeichnet werden. Die Dichtung ist hier als Radialdichtung ausgeführt, die zudem dazu ausgelegt sein kann die Zylinderkopfauflage in Bezug auf die Ventilschaftführung zu zentrieren. Die Auslegung gestattet es sehr einfach eine gewünschte Verpressung der Dichtung zu erreichen. Diese Ausführung kann auch mit der Ventilschaftführungs-Stimseitendichtung kombiniert werden.

Eine zusätzliche Ausführungsform der V entildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung umfasst weiterhin eine Dichtung, die eingerichtet ist, die Zylinderkopfauflage radial nach außen abzudichten. Diese Außen-Radialdichtung kann eingesetzt werden wenn in dem Zylinderkopf Vertiefungen zur Anlage der Ventilfedem bzw. der Ventildrehvorrichtungen vorgesehen sind. Diese Ausführung weist den Vorteil auf, dass die Dichtung die Zylinderkopfauflage auch bei relativ kleinen Abmessungen sehr leicht gegenüber dem Ventilschaft zentrierten kann. Es ist ebenfalls möglich diese Ausführung durch einen O-Ring umzusetzen der in eine entsprechende Nut einer Außenfläche der Ventildrehvorrichtung bzw. der Zylinderkopfauflage der V entildrehvorrichtung eingesetzt ist.

Bei einer anderen beispielhaften Ausführung der V enti ldreh Vorrichtung mit Ventilschaftdichtung umfasst die Drehvorrichtung mindestens eine Tellerfeder,

Wälzelemente und Federn sowie mindestens ein Wälz- oder Gleitlager. Diese Komponenten sind herkömmlicherweise in Ventildrehvorrichtungen vorgesehen. Die Wälzelemente sind üblicherweise auf einer schiefen Ebene angeordnet und können gegen eine Federauflage abrollen und diese bei einer Betätigung um einen Winkelbereich weiterdrehen. Es können auch Wälzelemente vorgesehen sein die nur eine Kippbewegung durchführen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Ventildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung ist eine Federauflagefläche der Federauflage mit einer V erdrehsicherung für die Ventilfeder versehen. Bevorzugt ist ein zugehöriger Ventilfederteller zur Befestigung an dem Ventilschaftende ebenfalls mit einer Verdrehsicherung für die Ventilfeder versehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die von der Ventildrehvorrichtung erzeugte Drehung auch tatsächlich bis zur Ventil übertragen wird. In dieser Ausführung kann ausgeschlossen werden, dass die Ventilfeder gegenüber der Federauflage oder dem Ventilteller verrutscht und nur die Federauflage oder die Ventilfeder, nicht jedoch das Ventil selber gedreht wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungen sind auf eine V entildrehvorrichtung bezogen, die zwischen dem Zylinderkopf und der Ventilfeder angeordnet ist. Im Folgenden werden hauptsächlich Ausführungen beschrieben, die zwischen der Ventilfeder und einem Ventilschaftende angeordnet sind. Hier werden die Bezeichnungen Ventilfederteller und V entilschaftbefestigung anstelle von Federauflage und Zylinderkopfauflage verwendet. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung bereitgestellt, wobei eine Ventildrehvorrichtung, mit einer Federauflage bzw. einem Federteller und einer V entilschaftbefestigung vorgesehen ist. Die V entilschaftbefestigung ist dazu eingerichtet im Betrieb beispielsweise mit Kegelstücken an einem Ventilschaftende befestigt zu werden, wobei diese Verbindung in Umfangsrichtung reib- bzw. kraftschlüssig bevorzugt sogar formschlüssig ausgeführt werden soll. Die V enti ldreh Vorrichtung ist dabei eingerichtet im Betrieb die Ventilschaftbefestigung gegenüber dem Federteller zu drehen. Die V entildrehvorrichtung ist an der V entilschaftbefestigung der Ventildrehvorrichtung mit einer Ventilschaftdichtung versehen, die eingerichtet ist dichtend an einem Ventilschaft anzuliegen. In dieser Ausführung soll lediglich die Ventilschaftbefestigung gegenüber einem Ventilschaft abgedichtet werden. In der Grundausführung kann so beispielsweise die Verbindung zwischen der V enti lschaftbefestigung und dem Ventilschaft verbessert werden. Die Ventilschaftdichtung kann hier als statische Dichtung ausgelegt werden, da zwischen der Ventilschaftbefestigung und dem Ventilschaft keine Bewegungen auftreten sollen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Ventildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung umfasst diese weiter eine Dichtung, die eingerichtet die V enti lschaftbefestigung gegen eine Mantelfläche einer Ventilschaftführung abzudichten. Diese Dichtung kann im Weiteren auch als V enti lschaftführungsdichtung bezeichnet werden. Die Dichtung ist hier als Radialdichtung ausgeführt, die sowohl eine Verschiebung in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung ermöglicht. Die Bewegung der Ventilschaftbefestigung gegenüber dem Zylinderkopf muss hier von der Ventilschaftführungsdichtung aufgenommen werden. Die Ventilschaftführungsdichtung kann gegenüber als Radial-Innendichtung oder als Radial- Außendichtung ausgeführt werden.

Bei der Ausführung als Radial-Innendichtung umfasst die Ventilschaftführungsdichtung die V entilschaftführung von außen und gleitet an dieser Außenfläche auf und ab. Dies kann eine Art Tülle oder einen Rohransatz an der V entilschaftbefestigung erfordern. Hier sollte die Länge und die Form der V entilschaftführungen des Motors an diese Art der Abdichtung angepasst werden.

Bei der Ausführung als Radial-Außendichtung sollte die V entilschaft führungsdichtung an einem, verlängerten Rohransatz an der Ventilschaftführung eingreifen und diesen nach innen abdichten. Diese Ausführung erfordert jedoch den Einsatz von angepassten V entilschaftführungen, die im Bereich der Abdichtung eine kreiszylindrische Außenfläche aufweisen, weist jedoch den Vorteil auf, dass die Dichtung näher an einer Ventilachse liegend ausgeführt werden kann, da die V entilschaftführungen im Bereich der Dichtung mit einer geringeren Wanddicke ausgeführt werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine V entildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung bereitgestellt, wobei eine Ventildrehvorrichtung mit einer Federauflage bzw. einem Federteller und einer Ventilschaftbefestigung vorgesehen ist. Die V entilschaftbefestigung ist dazu eingerichtet, im Betrieb beispielsweise mit Kegelstücken an einem Ventilschaftende befestigt zu werden, wobei diese Verbindung reib- bzw. kraftschlüssig bevorzugt sogar formschlüssig ausgeführt werden soll. Die Ventildrehvorrichtung ist dabei eingerichtet im Betrieb die Ventilschaftbefestigung gegenüber dem Federteller zu drehen. Die V enti ldrehvorrichtung ist an dem Federteller mit einer Ventilschaftdichtung versehen, die eingerichtet ist dichtend an einem Ventilschaft anzuliegen. In dieser Ausführung soll lediglich die Federlauflage gegenüber einem Ventilschaft abgedichtet werden. In der Grundausführung kann so beispielsweise die Verbindung zwischen der Federauflage und dem Ventilschaft verbessert werden. Die Ventilschaftdichtung dient hier im Wesentlichen als Radialwellendichtung, die

Drehbewegungen und kleine Axialbewegungen aufnehmen muss. Die Ventilschaftdichtung dichtet hier die Drehbewegungen des Ventils ab. Die Ventilschaftdichtung muss ebenfalls den Axialanteil des Arbeitshubs der V entildrehvorrichtung nicht jedoch des gesamten Ventils aufnehmen können. Die V entilschaftdichtung kann hier leicht in Axialrichtung verschiebbar angeordnet sein, um lediglich eine Dichtung gegenüber Radialbewegungen zwischen der Federauflage und dem Ventilschaft zu ermöglichen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der V entildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung umfasst diese weiter eine Dichtung, die eingerichtet die Federauflage gegen eine Mantelfläche einer Ventilschaftführung abzudichten. Diese Dichtung kann im Weiteren auch als V entilschaftführungsdichtung bezeichnet werden. Die Dichtung ist hier als Radialdichtung ausgeführt die lediglich eine Verschiebung in Axialrichtung ermöglichen muss. Die Bewegung der Federauflage gegenüber dem Zylinderkopf muss hier von der Ventilschaftführungsdichtung aufgenommen werden, was im Wesentlichen dem gesamten Ventilhub entspricht. Die Ventilschaftführungsdichtung kann als Radial-Innendichtung oder als Radial- Außendichtung ausgeführt werden, wobei die Radialdichtung bevorzugt ist die an der Außenfläche der Ventilführung anliegt. Bei der Ausführung als Radial-Innendichtung umfasst die Ventilschaftfuhrungsdichtung die V entilschaftführung von außen und gleitet an dieser Außenfläche auf und ab. Dies kann eine Art Tülle oder einen Rohransatz an der Ventilschaftbefestigung erfordern.

Bei der Ausführung als Radial-Außendichtung sollte die Ventilschaftführungsdichtung an einem erweiterten Rohransatz an der Ventilschaftführung eingreifen und diesen nach innen abdichten. Diese Ausführung erfordert jedoch den Einsatz von angepassten V entilschaftführungen, weist jedoch den Vorteil auf, dass die Dichtung näher an einer Ventilachse liegend ausgeführt werden können.

Diese Ausführung gestattet eine Trennung der beiden Dichtungskomponenten sodass eine reine Radialwellendichtung mit einer Axialbewegungsdichtung kombiniert werden kann.

Bei einer zusätzlichen Ausführung der V entildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung ist die V entilschaftdichtung mit mindestens einer Feder versehen, die die Ventilschaftdichtung radial nach innen gegen einen Ventilschaft drückt, um die Dichtwirkung der Ventilschaftdichtung zu verbessern. Diese Feder kann auch als V entilschaftdichtungsfeder bezeichnet werden und kann als beispielsweise als Schlauchfeder ausgeführt werden. Durch die Schlauchfeder kann eine konstante Dichtwirkung weitgehend unabhängig von einer aktuellen Betriebstemperatur erreicht werden. Die V entilschaftdichtungsfeder kann aus einem Metall wie Stahl gefertigt sein womit eine weitgehend von der Betriebstemperatur unabhängige Radialkraft auch in Fällen erzeugt werden kann, bei denen ein Elastomer oder ein Gummiwerkstoff eine temperaturbedingte Festigkeitsverringerung zeigen würde. Bei einer zusätzlichen Ausführung der Ventildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung ist die Ventilführungsdichtung mit mindestens einer Feder versehen die die Ventilführungsdichtung radial nach innen gegen eine Mantelfläche einer Ventilführung drückt, um die Dichtwirkung der V entilschaftdichtung zu verbessern. Diese Feder kann auch als Ventilführungsdichtungsfeder bezeichnet werden und kann als Schlauchfeder ausgeführt werden. Durch die Schlauchfeder kann eine konstante Dichtwirkung weitgehend unabhängig von einer aktuellen Betriebstemperatur erreicht werden. Die V entilschaftdichtungsfeder kann aus einem Metall wie Stahl gefertigt sein, womit eine weitgehend von der Betriebstemperatur unabhängige Radialkraft auch in Fällen erzeugt werden kann, in denen ein Elastomer oder ein Gummiwerkstoff eine temperaturbedingte Festigkeitsverringerung zeigen würde.

Bei einer weiteren Ausführungsform der V entildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung ist eine F ederauflagefläche der Federauflage oder die des Federtellers mit einer Verdrehsicherung für die Ventilfeder versehen. Bevorzugt ist ebenfalls ein zugehöriger Ventilfederteller zur Befestigung an dem Ventilschaftende oder eine entsprechende Auflagefläche der Ventilfeder am Zylinderkopf ebenfalls mit einer Verdrehsicherung versehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die von der V entildrehvorrichtung erzeugte Drehung auch tatsächlich bis zum Ventil übertragen wird. In dieser Ausführung kann ausgeschlossen werden, dass die Ventilfeder gegenüber der Federauflage oder dem Ventilteller verrutscht und nur die Federauflage oder die Ventilfeder, nicht jedoch das Ventil selber gedreht wird. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von schematischen und nicht maßstabgerechten Darstellungen verschiedener beispielhafter Ausführungen veranschaulicht.

Figuren 1A bis IE zeigen verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung, bei denen ein Teil einer Ventildrehvorrichtung die Abdichtung übernimmt, der direkt auf einem Zylinderkopf aufliegt.

Figuren 2A bis 2C zeigen erfmdungsgemäße V enti ldreh Vorrichtungen mit Ventilschaftdichtungen, bei denen ein Teil einer V enti ldreh Vorrichtung die Abdichtung übernimmt der direkt mit einer Ventilfeder verbunden ist.

Figuren 3 und 4 stellen erfmdungsgemäße V entildrehvorrichtungen mit V enti lschaftdichtungen dar, bei dem die Abdichtung oben am Ventilschaftende eines Ventils vorgesehen ist. In den Figuren ist bei allen Elementen mit Ausnahme der schiefen Ebenen und der Ventilfeder nur die Schnittebene selbst dargestellt, wodurch eine klarere Ansicht der Rotationssymmetrischen Komponenten erreicht wird.

Sowohl in den Figuren als auch in der Beschreibung werden gleiche oder ähnliche Bezugszeigen verwendet um auf gleiche oder ähnliche Komponenten oder Elemente Bezug zu nehmen. Um die Beschreibung knapp zu halten werden daher nicht alle Elemente in allen Figuren einzeln beschrieben, sofern ihre Funktion bereits in einer vorstehenden Figur beschrieben wurde. Die Bezugszeichenliste wurde beigefügt, um die Beschreibung der Figuren knapper halten zu können.

In Figur 1 A stellt eine Teil-Schnittansicht durch einen Zylinderkopf 52 dar, an der Stelle an der ein Ventilschaft 26 oben aus dem Zylinderkopf hinaustritt. Zwischen dem Zylinderkopf 52 und dem Ventilschaft 26 ist eine V enti lschaft fuhrung angeordnet, die insbesondere bei den Ausführungen der Figuren 1A bis ID auch weggelassen werden kann. Direkt auf dem Zylinderkopf 52 liegt eine Ventildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung 2 auf, auf der sich eine Ventilfeder 12 abstützt, die am nicht dargestellten anderen Ende mit dem Ventilschaftende verbunden ist. Im unteren Teil der Ventildrehvorrichtung mit

Ventilschaftdichtung 2 ist die V entildrehvorrichtung 6 gebildet und im oberen Teil die mit Ventilschaftdichtung 4 angeformt. Die Ventildrehvorrichtung 6 liegt mit der Zylinderkopfauflage 8 auf dem Zylinderkopf 52 auf. In der Zylinderkopfauflage 8 sind Schiefe Ebenen 42 vorgesehen über die Wälzelemente 40 die hier als Kugeln dargestellt sind abrollen können. Die Wälzelemente 40 werden durch nicht dargestellte Rückholfedern jeweils an das obere Ende der Schiefe Ebenen 42 gedrückt. Oberhalb der Zy 1 inderkopfauflage 8 ist eine Federlauflage 10 angeordnet auf der die Ventilfeder 12 aufliegt. Zwischen der Zy 1 inderkopfauflage 8 und der Federlauflage 10 ist weiter eine Tellerfeder 44 angeordnet diese beiden Elemente voneinander auf Abstand hält. Bein einer Betätigung bzw. bei einem Öffnen des Ventils wird zuerst die Ventilfeder 12 zusammengedrückt, bis schließlich die Kraft groß genug wird, um die Tellerfeder 44 zusammenzudrücken. Bei einer Verformung der Tellerfeder 44 hebt diese an der Innenseite von der Zylinderkopfauflage 8 ab und kann über die Wälzelemente 40 gegen die Kraft der Rückhohlfedem über die Schiefen Ebenen 42 abrollen. Dies bewirkt hier eine Linksdrehung der Ventilfeder 12 die über das obere Ende der Ventilfeder 12 an den Ventilschaft 56 weitergegeben wird. Durch diese Drehung kann verhindert werden dass sich Schäden am Ventilsitz oder am Ventilteller an einer Stelle stärker auswirken können.

Bei der Figur 1 liegt die Zylinderkopfauflage 8 fest auf dem Zylinderkopf auf und wird durch die Kraft der Ventilfeder 12 daran gehindert sich zu drehen. Die Zylinderkopfauflage 8 ist weiter mit einem Kragen oder einem Vorsprung versehen mit dem die Zylinderkopfauflage 8 und damit die gesamte Ventildrehvorrichtung 6 gegenüber der V enti lschaftfuhrung 54 zentriert werden kann. Oben an dem Kragen ist eine V entilschaftdichtung der Zylinderkopfauflage 4 an der Zylinderkopfauflage 8 bzw. deren Vorsprung angespritzt. In der Figur 1 ist die Ventilschaftdichtung der Zylinderkopfauflage oder Zylinderkopfauflagen- V entilschaftdichtung 4 durch eine Dichtungsfeder 46 verstärkt, die es gestattet auch bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen einen gleichmäßigen Anpressdruck der Zylinderkopfauflagen-Ventilschaftdichtung 4 zu erreichen. In der dargestellten Ausführung kann nun auf eine gesonderte V entilschaftdichtung verzichtet werden, da diese beiden Elemente in einer komplexeren Komponente vereint werden konnten. Die Zylinderkopfauflage 8 wird durch eine Kombination des Anpressdrucks der Ventilfeder und eines im Zylinderkopf vorhandenen Schmiermittels abgedichtet ohne dass dafür eine gesonderte Dichtung notwendig sein muss. Durch die Integration zweier Komponenten kann einerseits die Anzahl der benötigten Bauteile, die Kosten für zwei verschiedene Bauteile und vor allem auch die Anzahl der Montagevorgänge beim Montieren eines V erbrennungsmotors deutlich verringert werden. Es ist dabei vor allem darauf hinzuweisen, dass auch die Ventilschaftführung 56 einfacher gestaltet werden kann da nun keine Schnittstelle zur Montage und zum Halten einer herkömmlichen V entilschaftdichtung mehr vorgesehen werden muss. Dies kann es gestatten die Wanddicke der V enti lschaftfuhrung im Vergleich zur herkömmlichen Auslegung zu verringern. Die vorliegende Erfindung eröffnet somit nicht nur die Möglichkeit zwei Komponenten in einer zu vereinen sondern wird es gestatten das gesamte Zylinderkopfdesign weitgehend zu revolutionieren, soweit das nach über 100 Jahren Entwicklung möglich ist.

Figur 1B zeigt eine Ausführung der Ventildrehvorrichtung mit V enti lschaftdichtung 2 ähnlich der von Figur 1 , wobei zusätzlich noch eine V entilschaftführungsdichtung bzw.

V entilschaftfuhrungs- Axialdichtung 16 vorgesehen ist, die sich oben in axialer Richtung auf der Stirnseite der V entilschaftführung 54 abstützt. Durch diese Ausführung ist es möglich einen Raum zwischen der Zylinderkopfauflagen-Ventilschaftdichtung 4 und der Ventilschaftführungs- Axialdichtung 16 sehr klein zu halten. Hier kann auch bei einer kleinen Undichtigkeit zwischen V entilschaftführung 54 und Ventilschaft 56 sehr schnell ein Gegendruck aufgebaut werden, der ein weiteres Nachströmen von Fluiden effektiv verhindern kann. In der Figur 1B sind die Ventilschaftführung 54 und der Vorsprung der Zylinderkopfauflage 8 größer bzw. länger ausgeführt, was Vorteile bei der Führung des Ventilschafts 56 ergeben kann. Die Funktion der Ventildrehvorrichtung 6 entspricht der der Figur 1.

Figur IC ist die Zylinderkopfauflage 8 gegen über dem Zylinderkopf 52, die mit einer Zylinderkopfauflagedichtung 14 versehen ist, die als Flachdichtung ausgeführt ist. Durch die geringen Toleranzen und die geringe Rauheit am Zylinderkopf kann die Zylinderkopfauflagedichtung 14 als Flachdichtung oder auch durch einen Dichtlack oder durch eine dünne Elastomerschicht ausgeführt werden. Diese Ausführung entspricht im

Wesentlichen der Figur 1 A. Durch die geringe Dicke der Flachdichtung werden hier relativ geringe Anforderungen an das Material der Zylinderkopfauflagedichtung 14 gestellt.

In der Figur ID ist die Zylinderkopfauflage 8 an einer Außenseite mit einer umlaufenden Nut versehen in die ein O-Ring als Zylinderkopfauflageaußendichtung 20 eingelegt ist. O-Ringe eigenen sich besonders als statische Dichtung, wenn sie in eine ringförmige Nut eingelegt werden. Nachdem der O-Ring in die Nut eingelegt ist verhindert er durch seine Form, dass er aus der Nut herausfallen kann. Durch den O-Ring kann die Zylinderkopfauflage 8 und damit die gesamte V enti ldrehvorrichtung 6 in dem Zylinderkopf zentriert werden. Durch den großen Durchmesser können hier auch sehr geringe Anforderungen an die Festigkeit gestellt werden, da sich eine entsprechende Belastung auf den gesamten Umfang und damit auf eine große Fläche verteilt.

Die Figur IE entspricht weitgehend der Ausführung von Figur 1 A, wobei die Zylinderkopfauflagedichtung als Kombinationsdichtung ausgeführt ist und ebenfalls als Ventilschaftführungsdichtung bzw. Ventilschaftführungs-Radialdichtung 18 dient. Hier gestattet es die Ventilfeder eine Radialdichtung durch ein Zusammenpressen der Dichtung 14/18 in Axialrichtung durch die Ventilfeder 12 sicherzustellen. In allen Ausführungen der Figuren 1B bis IE ist die Zylinderkopfauflagedichtung 14 als eine statische Dichtung ausgeführt was eine kostengünstige Fertigung gestattet. In der Figur 1B ist die Ventilschaftdichtung der Zylinderkopfauflage 4 und die Zylinderkopfauflagedichtung 14 einstückig ausgeführt, was ebenfalls bei der Figur iE möglich ist mit oder ohne eine Änderung der Ausführung. Es ist auch vorgesehen eine Kombination der Figuren 1B und IE vorzusehen, wobei mehrere Dichtungen an der Zylinderkopfauflage angebracht sind. Es können auch mehrere Dichtlippen vorgesehen sein und auch die gesamte Auslegung kann von dem dargestellten Abweichen.

Figuren 2A bis 2C zeigen eine weitere Ausführung bei der die Ventilschaftdichtung nicht an der Zylinderkopfauflage sondern an der Federauflage 10 angebracht ist.

In der Figur 2A ist die Federauflage 10 mit einem rohrformigen Vorsprung versehen der um die Ventilschaft fuhrung 54 herumliegt und nach oben in Richtung Ventilschaftende über diese hinaus vorsteht. An dem Vorsprung der Federauflage 10 ist eine Ventilschaftdichtung der Federlauflage 22 bzw. Federlauflagen-Ventilschaftdichtung 22 angegossen. Diese Dichtung kann wie dargestellt mit einer Dichtungsfeder 46 versehen sein. Diese Ausführung unterscheidet sich im Befestigungspunkt der Ventilschaftdichtung 22. Die Ventilschaftdichtung 22 dreht sich mit der Ventilfeder 12 und dem Ventilschaft 56 mit, wodurch es möglich wird die Dichtung als eine reine Dichtung für Axialverschiebungen auszulegen. Dies ermöglicht es eine Dichtlippe bzw. eine Dichtung zu verwenden die lediglich eine translatorische Dichtfunktion jedoch keine rotatorische Dichtfunkton bereitstellen kann. In der Grundform wird der Spalt zwischen der Federauflage 10 und der Zylinderkopfauflage 8 durch die Tellerfeder 44 erreicht und durch die Kraft mit der die Ventilfeder die Zylinderkopfauflage 8 gegen den Zylinderkopf 52 presst.

In der Figur 2A ist noch eine Flachdichtung zwischen Zyl i nderkopfauflage 8 gegen den Zylinderkopf 52 vorgesehen.

In der Figur 2B zeigt eine weitere Ausführung, bei der im Vergleich zu Ausführung der Figur 2A eine Ventilschaft fuhrungsdichtung der Federauflage 24 bzw. eine Federauflage- V entilschaftführungsdichtung 24 vorgesehen ist. Die Federlauflagen-Ventilschaftdichtung 22 kann hier als reine translatorische Dichtung ausgeführt werden. Federauflage- Ventilschaftführungsdichtung 24 muss jedoch sowohl translatorisch als auch rotatorisch abdichten können, wobei die translatorische Bewegung weit geringer ausfallt als die rotatorische. Figur 2C soll die Bewegung der V entildrehvorrichtung verdeutlichen. Die Umrisse der Figur 2B sind gestrichelt dargestellt. Die Wälzelemente 40 sind die Schiefen Ebenen 20 der Zylinderkopfauflage 8 hinabgerollt und haben die Federlauflage 10 nach unten und in der Aufsicht von oben im Uhrzeigersinn versetzt. Figur 3 stellt eine Ausführung dar, bei der die Ventildrehvorrichtung 6 oben zwischen dem Ventilschaftende und der Ventilfeder angeordnet ist. Die Ausführung entspricht im Wesentlichen der der Figuren 1A bis IE, wobei der Vorsprung deutlich länger ausgeführt ist und sowohl zum Ventilschaft 56 als auch zur Ventilschaftführung abgedichtet ist. Je nach Abmessungen der V enti lschaftführung kann dies auch vorteilhaft gegenüber der Ausführung mit untenliegender V enti ldrehvorrichtung sein. Hier ist die Ventilfederauflage durch den

Ventilfederteller gebildet und die Ventilbefestigung entspricht der Zylinderkopfauflage.

Bei der Figur 3 dreht sich die Ventilbefestigung 28 mit dem Ventilschaft mit weshalb hier eine statische Dichtung zur Abdichtung zwischen der V enti Befestigung 28 und dem Ventilschaft 56 verwendet werden kann. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für Motoren mit langen Ventilschaftführungen die weit überstehen.

Figur 4 entspricht im Wesentlichen der Ausführung von Figur 3 mit dem Unterschied, dass einerseits die Dichtungen am Ventilfederteller 26 angebracht sind und andererseits zwischen dem Ventilschaft 56 und der Ventilbefestigung 28 keine Dichtung vorliegt. Auch diese

Ausführung eignet sich insbesondere für Motoren mit langen Ventilschaftführungen die weit überstehen. In der Figur 4 ist der Federteller 26 mit einer V erdrehsicherung 48 für die Ventilfeder 12 versehen und die Auflagefläche der Ventilfeder 12 auf dem Zylinderkopf 52 ist ebenfalls mit einer V erdrehsicherung 50 für die Ventilfeder 12 versehen, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Ventilteller und dem Zylinderkopf erreicht wird, über die die von der Drehvorrichung 6 erzeugte Kraft an dem Motorblock abgestützt werden kann.

Bezugszeichenliste

2 V enti ldrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung

4 Ventilschaftdichtung der Zylinderkopfauflage

6 Ventildrehvorrichtung

8 Zylinderkopfauflage

10 Federlauflage

12 Ventilfeder

14 Dichtung zum Abdichten der Zylinderkopfauflage gegen den Zylinderkopf bzw. Zylinderkopfauflagedichtung

16 Ventilschaftführungsdichtung bzw. Ventilschaftführungs- Axialdichtung

18 V enti lschaft führungsdichtung bzw. Ventilschaftführungs-Radialdichtung

20 Zylinderkopfauflageaußendichtung

22 Ventilschaftdichtung der Federlauflage

24 Ventilschaftfuhrungsdichtung der Federauflage

26 Federteller

28 V entilschaftbefestigung

30 Kegelstücke

32 V enti lschaftdichtung der Ventilschaftbefestigung

34 V enti lschaftführungsdichtung der V entilschaftbefestigung

36 Ventilschaftdichtung des Federtellers

38 Ventilschaftfuhrungsdichtung der V entilschaftbefestigung

40 Wälzelemente mit (nicht dargestellten) Rückholfedern

42 Schiefe Ebenen

44 Tellerfeder

46 Dichtungsfeder

48 V erdrehsicherung für die Ventilfeder des Federtellers

50 V erdrehsicherung für die Ventilfeder der Federauflage

52 Motorblock

54 V entilschaftführung

56 Ventilschaft

Claims

Ansprüche

1. Ventildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung (2) umfassend eine Ventildrehvorrichtung (6), mit einer Zylinderkopfauflage (8) und einer Federlauflage (10), dazu bestimmt im Betrieb gegen (mindestens) eine Ventilfeder anzuliegen, wobei die Ventildrehvorrichtung (6) eingerichtet ist, die Federauflage im Betrieb gegenüber der Zylinderkopfauflage (8) zu drehen, wobei an der Zylinderkopfauflage (8) der Ventildrehvorrichtung (6) eine

V entilschaftdichtung (4) angebracht ist, die eingerichtet ist, an einem Ventilschaft

(56) anzuliegen und diesen bei Dreh- und Axialbewegungen des Ventilschafts (56) abzudichten.

2. Ventildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung (2) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Dichtung (14) eingerichtet die Zy 1 inderkopfauflage (8) gegen eine Fläche des Zylinderkopf abzudichten.

3. Ventildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung (2) gemäß Anspruch 1 bzw. 2, weiter umfassend eine Dichtung ( 16) eingerichtet die Zylinderkopfauflage (8) gegen eine Stirnfläche einer Ventilschaftführung (54) abzudichten.

4. V enti ldreh Vorrichtung mit V enti lschaftdichtung (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend eine Dichtung (18), eingerichtet die Zylinderkopfauflage (8) gegen eine Mantelfläche einer Ventilschaftführung (54) abzudichten.

5. Ventildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung (2) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, weiter umfassend eine Dichtung (20), eingerichtet die Zylinderkopfauflage (8) radial nach außen gegenüber dem Zylinderkopf (52) abzudichten.

6. V entildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung (2) umfassend eine Ventildrehvorrichtung (6), mit einer Zylinderkopfauflage (8) und einer Federlauflage (10), dazu bestimmt im Betrieb gegen eine Ventilfeder (12) anzuliegen, wobei die Federlauflage (10) eingerichtet ist, im Betrieb durch die Ventildrehvorrichtung (6) gegenüber der Zylinderkopfauflage (8) gedreht zu werden, wobei an der Federlauflage (10) eine Ventilschaftdichtung (22) angebracht ist, die eingerichtet ist, an einem Ventilschaft (56) anzuliegen und diesen bei Dreh- und Axialbewegungen abzudichten.

7. Ventildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung (2) gemäß Anspruch 6, weiter umfassend eine Dichtung (24) eingerichtet die Federlauflage (10) gegen eine Mantelfläche einer V entilschaftfuhrung (54) abzudichten.

8. Ventildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung (2) umfassend eine V entildrehvorrichtung (6), mit einer Federteller (26) und einer V enti lschaftbefestigung (28), dazu bestimmt im Betrieb an einem Ventilschaftende befestigt zu werden, wobei die V entildrehvorrichtung (6) eingerichtet ist im Betrieb die V entilschaftbefestigung (28) gegenüber dem Federteller (26) zu drehen, wobei an der V entilschaftbefestigung (28) eine Ventilschaftdichtung (32) angebracht ist, die eingerichtet ist dichtend an einem Ventilschaft (56) anzuliegen.

9. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 8, weiter umfassend eine Ventilschaftfuhrungsdichtung (34), die eingerichtet ist die V entilschaftbefestigung (28) gegen eine Mantelfläche einer V entilschaftfuhrung (54) abzudichten.

10. V entildrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung (2) umfassend eine V enti ldrehvorrichtung (6), mit einem Federteller (26) und einer V entilschaftbefestigung (28), dazu bestimmt im Betrieb an einem Ventilschaftende befestigt zu werden, wobei die V entildrehvorrichtung (6) eingerichtet ist im Betrieb die Ventilschaftbefestigung (28) gegenüber dem Federteller (26) zu drehen wobei an dem Federteller (26) eine V entilschaftdichtung (36) angebracht ist, die eingerichtet ist dichtend an einem Ventilschaft (56) anzuliegen.

11. V entildrehvorrichtung nach Anspruch 10, weiter umfassend eine Dichtung (38), die an dem Federteller (26) angeordnet ist und die eingerichtet den Federteller (26) gegen eine Mantelfläche einer V entilschaftfuhrung (54) abzudichten.

12. V entildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die V entilschaftdichtung (4, 22,32 , 36) mit mindestens einer Dichtungsfeder (46) versehen ist, die die V entilschaftdichtung (4, 22,32 , 36) radial nach innen gegen einen Ventilschaft (56) drückt, und/oder wobei die Ventilschaftführungsdichtung (18, 22, 34, 38) mit mindestens einer Dichtungsfeder (46) versehen ist, die die V entilschaftführungsdichtung (18, 22, 34, 38) radial nach innen gegen die Ventilschaftführung (56) drückt.

13. V entildrehvorrichtung mit Ventilschaftdichtung (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die V entildrehvorrichtung (6) eine Tellerfeder (44), Wälzelemente (40) und Federn sowie bevorzugt mindestens ein Wälz- oder Gleitlager umfasst.

14. V enti ldrehvorrichtung mit V entilschaftdichtung (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Federauflage (10) eine Verdrehsicherung (50) für die Ventilfeder (12) aufweist und/oder wobei der Federteller (26) eine Verdrehsicherung (48) für die Ventilfeder (12) aufweist.