-
Abdichtung des Schaftes von Brennkraftmaschinen-Ventilen Die Erfindung
betrifft eine Abdichtung des Schaftes von Brennkraftmaschinen-Ventilen mittels eines
Dichtungsringes, der durch eine auf das Ende der Ventilführung aufgestülpte Kappe
aus elastisch nachgiebigem Material gehalten wird.
-
Es .sind Abdichtungen bekannt, bei denen ein Dichtring aus Metall,
Fiber, Filz od. dgl. in eine aus elastischem Material bestehende Kappe eingebettet
ist, die über das Ende der Ventilführung gestülpt ist.
-
In ähnlicher Weise ist ein mit einem geringeren Spiel als dem der
Ventilführung versehener Dichtungsring von niedriger Bauhöhe bekannt, der durch
eine Gummikappe, die mit dem Ring durch Wülste, Sprengringe oder Anvulkanisieren
vereinigt sein kann, in seiner Lage auf dein äußeren Ende der Ventilführung festgehalten
wird.
-
Es sind ferner Abdichtungen bekannt, bei denen sich ein Ring aus elastisch
nachgiebigem Material, z. B. Gummi, federnd an den Ventilschaft anlegt; hierbei
sind zur Abdichtung zusätzlich geschlitzte Ringe nach Art von Kolbenringen vorgesehen.
-
In einem weiteren bekannten Fall wird ein elastischer Dichtungsring
verwendet, der aus einem Stützgerüst aus Faserstoffen mit einem kunstkautschukähnlichen
Bindemittel aus 2-Chlor-butadien-1,3 polymerisat oder Polyäthylenpolysulfid besteht
und mittels einer federnden Blechkappe auf der Ventilführung festgehalten wird.
-
Die bekannten Ventilschaftabdichtungen haben jedoch insofern Nachteile,
als sie - soweit es sich um unelastische Ringe handelt - ein bestimmtes Einbauspiel
haben müssen, d. h. genauester Bearbeitung, d. h. Ausrichtung der Bohrung zur Sitzfläche,
bedürfen und gerade wegen dieser genauen Zusammenpassung und trotz niederer Bauhöhe
durch den fortschreitenden Verschleiß in der Ventilführung in ihrer Funktion beeinträchtigt
werden können; sie sind ferner deshalb von Nachteil, weil sie - soweit es sich um
Kautschuk oder kautschukartige Materialien handelt - nicht die nötige Gleiteigenschaft
und Temperaturbeständigkeit aufweisen.
-
Nun sind zwar Kunststoffe bekannt, die diese Voraussetzungen besser
erfüllen und deshalb in allen erdenklichen Formen als handelsübliche Dichtungsmanschetten
auf dem Markt sind. Es handelt sich hier bei diesen Dichtungsmaterialien um Polymerisate
fluorierter Äthylene, z. B. Polytetrafluoräthylen und Polytrifluorchloräthylen.
Diese Kunststoffe und Polymerisate verändern aber mit zunehmender Temperatur ihre
Elastizität und bedürfen deshalb besonderer konstruktiver Maßnahmen bezüglich der
Halterung. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine bauliche Ausbildung der Halterung
zu schaffen, die die Anwendung von Dichtungen aus den genannten Polymerisaten ermöglicht.
-
Die Erfindung besteht nun darin, daß bei einer Abdichtung des Schaftes
von Brennkraftmaschinen-Ventilen mittels eines Dichtringes, der durch eine auf das
Ende der Ventilführung aufgestülpte Kappe aus elastisch nachgiebigem Material gehalten
wird, als Dichtring eine aus elastischem, gleitbarem Kunststoff bestehende Hutmanschette
dient, die in eine auf der Stirnseite der Ventilführung aufliegende Querwand der
Kappe eingesetzt ist, und zwar in solcher Weise, daß der Flansch der Hutmanschette
auf seinen beiden Seiten vollständig von der Kappe umschlossen und die Hutmanschette
an ihrem Dichtabschnitt einem von der Kappe ausgeübten Radialdruck unterworfen ist.
-
Die Erfindung schafft hierdurch eine leicht herstellbare und montierbare
Abdichtung mit geringem Verschleiß, die sich etwaigen Verlagerungen des Ventilschaftes
infolge des fortschreitenden Verschleißes innerhalb der Ventilführung selbsttätig
anpaßt. Weitere Vorteile sind in der nachstehenden Beschreibung erwähnt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist F i g. 1 eine teilweise geschnittene Teilansicht einer Ventilantriebsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine, deren Ventilschaft mit einer Abdichtung nach der Erfindung
versehen ist,
F i g. 2 ein vergrößerter Teillängsschnitt der in
F i g. 1 dargestellten Abdichtung, die auf einen Ventilschaft und eine Ventilschaftführung
aufgesetzt ist, F i g. 3 ein Querschnitt durch die Abdichtung und den Ventilschaft
nach Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 ein Längsschnitt der becherförmigen Manschette
vor seinem Zusammenbau mit der Hutmanschette, F i g. 5 ist eine schaubildliche Ansicht
der letzteren Dichtungsteile.
-
Aus Darstellungsgründen ist die neue Abdichtung bei einem Motor mit
hängenden Ventilen gezeigt. In F i g. 1 ist nur ein Teil des Motor-Zylinder-Kopfes
10
dargestellt, dessen Ventilkanal 11 mit der nur teilweise dargestellten
Verbrennungskammer 12 in Verbindung steht. Die Mündung des Ventilkanals 11 in die
Verbrennungskammer 12 wird von einem Ventil gesteuert, das den auf einem Ende des
Ventilschaftes 14 geformten üblichen Ventilteller 13 aufweist. Der Ventilschaft
14 durchsetzt den Zylinderkopf 10 und bewegt sich in einer Ventilschaftführung
15, die im dargestellten Beispiel mit dem Zylinderkopf 10 einstückig ist.
Die Ventilschaftführung 15 kann aber auch aus einem besonderen Teil bestehen.
-
Der Ventilschaft 14 ragt an seinem oberen Ende über die Ventilschaftführung
15 hinaus und trägt für gewöhnlich einen Federteller 16, an den sich das
eine Ende einer Schraubenfeder 17 abstützt, deren anderes Ende auf dem Zylinderkopf
aufliegt. Die Feder 17
hat also das Bestreben, den Ventilteller 13 in Schließstellung
zu bewegen. Das Öffnen des Ventils erfolgt mittels eines Schwinghebels 20, der auf
einem aus dem Zylinderkopf nach oben ragenden Schwinghebelbock 21 drehbar
gelagert ist. Das eine Ende 22
des Schwinghebels 20 liegt am oberen
Ende des Ventilschaftes 14 an. Der Antrieb des Schwinghebels 20 erfolgt über
eine am anderen Ende des Schwinghebels angreifende Stange 23, die von einer vom
Motor getriebenen Nockenscheibe (nicht dargestellt) auf und ab bewegt wird. Das
dargestellte und beschriebene Ventil kann ein EinlaßventiI oder ein Auslaßventil
sein.
-
Zum Schmieren des Schwinghebels 20 wird Öl zum Schwinghebelbock
zugeführt, von dem ein im Schwinghebel verlaufender Kanal das Öl dem Ende 22 des
Schwinghebels zuleitet, um die Kontaktstelle mit dem oberen Ende des Ventilschaftes
14 zu schmieren. Das Öl läuft dann am Ventilschaft herunter und schmiert dabei die
VentiIschaftführung 15. Hat die Ventilschaftführung 15 einen übermäßig großen
Abstand vom Ventilschaft oder ist nach Verschleiß ein solcher Abstand vorhanden,
dann sickert das Öl am Ventilschaft 14 entlang, bis zum Ventilteller 13. Handelt
es sich um ein Einlaßventil, dann wird das Öl in die Verbrennungskammer gesaugt
und verbrennt in der Verbrennungskammer, so daß Öldämpfe im Auspuff auftreten. Handelt
es sich um ein Auslaßventil, dann verbrennen die aus der Verbrennungskammer austretenden
heißen Gase das Öl, so daß ebenfalls Öldämpfe im Auspuff' auftreten.
-
Die Abdichtung nach der Erfindung wird auf den Ventilschaft
14 am oberen Ende der Ventilschaftführung 15 aufgesetzt. Die Abdichtung
ist so ausgebildet, daß sie ein Abwärtsströmen von überschüssigem Öl am Ventilschaft
in die Ventilschaftführung verhindert, und zwar auch nach dem Verschleiß der Führung,
jedoch eine genügende Menge zur Ventilschaftführung 15 sickern läßt, so daß eine
einwandfreie Schmierung der Ventilschaftführung 15 und des Schaftes 14 erfolgt.
-
Die Abdichtung weist einen als Hutmanschette ausgebildeten Ring
24 auf, der einen zylindrischen Abschnitt 25 hat, dessen Innendurchmesser
etwas kleiner als der Durchmesser des Ventilschaftes 14 ist, so daß sich der zylindrische
Abschnitt 25 an den Ventilschaft anschmiegt. Ring 24 hat am unteren Ende
des zylindrischen Abschnittes 25 einen Flansch 26.
-
Der Ring 24 wird am Ende der Ventilschaftführung 15 von einer
elastischen Kappe oder Büchse 31 gehalten, die aus Kautschuk oder einem kautschukähnlichen
Material besteht. Die Büchse 31 ist mit ihrer Mündung nach unten gerichtet und hat
eine in der Mitte mit einer Bohrung versehene Querwand 32. Der zylindrische Abschnitt
25 wird in die in der Querwand 32 befindliche Bohrung eingesetzt, und der Flansch
26 wird in die Wand 32 eingebettet. Das Einbetten des Flansches 26 in die Wand 32
hält den Ring 24 gegen eine Bewegung in Längsrichtung mit dem Ventilschaft. Die
obere Fläche der Querwand 32 fluchtet im wesentlichen mit dem oberen Ende des zylindrischen
Abschnittes 25 oder liegt etwas unterhalb des oberen Endes des zylindrischen Abschnitts
25, um die Bildung einer den Ventilschaft umgebenden Vertiefung zu verhüten, in
der sich ein Ölvorrat sammeln könnte. In der Querwand 32 ist ein Zwischenraum
in Form einer Ringnut 33 vorgesehen, so daß die Sicherheit besteht, daß die Querwand
32 den zylindrischen Abschnitt 25 an seinem oberen Ende und auch nahe dem Flansch
26 dicht umfaßt, um ein Durchsickern von Öl zwischen diesen Teilen zu verhüten.
Die Wand 32 hat zu diesem Zweck an ihrem oberen Ende einen Steg 34,
der nach
innen ragt und einen etwas kleineren Durchmesser als der zylindrische Abschnitt
25 hat, um diesen zylindrischen Abschnitt 25 fest zu umfassen. Die Ringnut
33 bildet ebenfalls einen Steg 39, der über dem Flansch 26 des Ringes liegt und
den zylindrischen Abschnitt 25 fest umfaßt. Infolgedessen kann kein Öl zwischen
Ring 24 und der Büchse 31
hindurchsickern. Die Querwand 32 weist ferner
eine Innenlippe 35 auf, die unter dem Flansch 26 des Ringes 24 liegt, am
Stirnende der Ventilschaftführung 15 anliegt und mit dieser Ventilschaftführung
15 eine Abdichtung bildet.
-
Die Büchse 31 paßt über das obere Ende der Ventilschaftführung
15 und liegt fest auf diesem oberen Ende. Zu diesem Zweck hat die Büchse
31
einen Innendurchmesser, der etwas kleiner als der Durchmesser der Ventilschaftführung
15 ist, so daß die Büchse 31 beim Aufsetzen auf die Ventilschaftführung 15 gestreckt
werden muß. Die Büchse 31
Schmiegt sich also an die Ventilschaftführung 15
an und wird auf der Führung zurückgehalten. Die Büchse 31 kann an ihrem unteren
Ende mit einem Wulst 36 versehen sein, der die Greif- oder Festhaltewirkung unterstützt.
Als weiteres Mittel zum Sichern des Festhaltens weist die Büchse 31 nahe dem Wulst
36 eine Außenringnut 37 auf, in die ein federnder Sprengring 38 eingesetzt wird,
der die Büchse 31 fest auf der Ventilsehaftführung 15 hält. Der Ring 24 wird infolgedessen
nahe dem oberen Ende der Ventilschaftführung 15 auf dem Ventilschaft
14 gehalten und wird an einer Aufundabbewegung mit dem Ventilschaft gehindert.
Da die Büchse 31 jedoch aus einem federnd nachgiebigem Material besteht, nimmt sie
jede Exzentrizität zwischen Führung und Ventil-
Schaft auf und paßt
sich jeder unrunden Form der Ventilschaftführung an, ohne daß das einwandfreie Arbeiten
des Ringes 24 beeinträchtigt wird.
-
Der federnd nachgiebige Kunststoff, aus dem der Ring 24 besteht, wird
so gewählt, daß er den Kapillarstrom aus Öl zwischen Schaft und Ring verringert.
Dies wird mittels eines Materials erzielt" das von dem bei Brennkraftmaschinen verwendeten
üblichen Schmieröl nicht »benetzt« werden kann. Die dichte Anlage des Ringes 24
am Ventilschaft und die nicht benetzbare Eigenschaft des Materials verhütet infolgedessen
einen übermäßigen Ölstrom längs des Ventilschaftes in Ventilschaftführung 15, wobei
jedoch genügend Öl die Abdichtung durchströmt, um die Führung zu schmieren. Der
verwendete Kunststoff wird aus der Gruppe ausgewählt, die Tetrafluoräthylenpolymere
und Trifluorchloräthylenpolymere enthält, die bekanntlich die gewünschten Eigenarten
haben. Dieser Kunststoff kann auch leicht in die hier dargestellte Form gegossen
werden. Ring 24 wird zwar aus einer dieser Substanzen hergestellt, doch wird Tetrafluoräthylen
bevorzugt, da es zum Aufsetzen auf den Ventilschaft leichter gestreckt werden kann
und sich infolgedessen einer etwaigen Änderung im Ventilschaftdurchmesser leichter
anpaßt. Auch zeigt Tetrafluoräthylen eine etwas größere Nichtbenetzbarkeit als Trifluorchloräthylen.
Beide Materialien können jedoch für die beabsichtigten Zwecke zufriedenstellend
verwendet werden.
-
Ein anderer Vorteil, der mit der Nichtbenetzbarkeit dieser Materialien
zusammenhängt, besteht darin, daß beide Materialien die Neigung zeigen, etwas von
dem Material des Ringes 24 auf den Ventilschaft abzulagern, so daß der Ventilschaft
ebenfalls durch Öl nichtbenetzbar gemacht wird. Infolgedessen sind die ,ich gegenüberstehenden
Oberflächen des Ringes und des Schaftes durch Öl nicht benetzbar, und der Ölstrom
zwischen diesen beiden Flächen wird auf einer Kleinstgröße gehalten. Die Nichtbenetzbarkeit
der Materialien verhindert auch einen Ölfluß zwischen der Büchse 31 und dem Ring
24. Das Material dient ferner als ein Wärmeisolator, der eine Wärmeübertragung vom
Ventilschaft auf die Büchse 31 verhindert, so daß also auch deren Beschädigung durch
den heißen Ventilschaft verhütet wird.
-
Die hier beschriebene Abdichtung ist von besonderem Vorteil bei neuzeitlichen
Motoren mit hängenden Ventilen. In diesen Motoren wird ein hohes Vakuum beim Ansaughub
erzeugt.
-
Die Abdichtung hat auch dann noch Vorteile, wenn die Ventilführung
durch Verschleiß abgenutzt ist. Bisher wurden bei Verschleiß der Ventilschaftführung
die Bohrungen geräumt und Ventile mit übergroßen Ventilschäften eingesetzt, um auf
diese Weise einen unerwünschten Ölstrom in der Führung zu verhüten. Bei der neuen
Abdichtung kann ein viel größerer Verschleiß in den Ventilschaftführungen zugelassen
werden, ehe ein Räumen und ein Einbau neuer Ventile erfolgt, und zwar ein Verschleiß,
wie er bisher nicht als zulässig angesehen wurde. Die Abdichtung verhütet nach Verschleiß
der Ventilschaftführung nicht nur einen Ölstrom in der Ventilschaftführung, sondern
verhindert auch bei einem Einlaßventil ein Ansaugen von Luft über die Ventilschaftführung.
-
Diese Luft kann für das normale Brennstoff-Luft-Gemisch des Motors
nachteilig sein. Bei einem Auslaßventil verhindert die Abdichtung bei abgenutzter
Ventilschaftführung ein Aussickern von Auspuffgasen über die Ventilschaftführung.