DE2828981B2

DE2828981B2 - Dichtung für einen hin- und hergehenden Ventilschaft

Info

Publication number: DE2828981B2
Application number: DE2828981A
Authority: DE
Inventors: Anthony Joseph Burnham Ill. Grzesiak (V.St.A.)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1978-07-01
Publication date: 1980-05-08
Also published as: GB2000549A; GB2000549B; DE2828981C3; US4125265A; CA1095546A; DE2828981A1; FR2396904A1; FR2396904B1; JPS5417452A

Description

Die Erfindung betrifft eino Dichtung für einen hin- und hergehenden Ventilschaft, die aus elastischem Material besteht und an einem zylindrischen Führungsabschnitt für den Ventilschaft angebracht ist, mit einem Hülsenabschnitt, der die Außenwand des zylindrischen Führungsabschnitts teilweise umgibt, und einem vom Hülsenabschnitt aus querverlaufenden Ringabschnitt, der an der oberen Stirnward des zylindrischen Führungsabschnittes anliegt und mit seiner Innenseite am Ventilschaft dichtend anliegt.

Eine Dichtung dieser Art ist aus der DE-OS 22 16 271 bekannt. Bei dieser Dichtung ist die Innenfläche des Ringabschnitts zum überwiegenden Teil zylindrisch ausgebildet und lediglich am unteren Ende abgeschrägt. Wird eine derartige Dichtung zum Abdichten des Ventilschaftes eines Einlaß- oder Auslaßventiles in einer Brennkraftmaschine eingesetzt, so ist es erwünscht, ein wenig öl vom oberen Ende des Ventilschaftes durch die Dichtung hindurch zu demjenigen Bereich durchzulassen, in dem der Ventilschaft in der Ventilführung hin- und hergeht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Dichtungen entweder im Betrieb austrocknen und somit keine Oldosierwirkung eintritt oder aufgrund von Abnutzung zuviel öl in die Ventilführung gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sie im Betrieb bei hin- und hergehendem Ventilschaft eine genau bemessene ölmenge von dem Raum oberhalb der Dichtung zu dem Führungsabschnitt für den Ventilschaft hindurchläßt.

Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfind'mgsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenseite des Ringabschnitts mit zwei axial beabstandeten, durch eine Ringnut voneinander getrenntea konvex gekrümmten Dichtungsabschnitten versehen ist, wobei der untere Dichtungsabschnitt von der unteren Stirnseite des Ringabschnitts angrenzend an der Apex dieses Dichtungsabschnitts in einer scharfen Ecke geschnitten wird und oberhalb der beiden Dichtungsabscnnitte ein sich trichterförmig nach oben erweiternder Wandabschnitt zur Erzielung einer kapillaren öiströmung zu den beiden Dichtungsabschnitten hin vorgesehen ist

Es sind bereits Dichtungen bekannt, bei denen zwei axial beabstandete, durch eine Ringnut voneinander getrennte, konvex gekrümmte Dichtungsabschnitte vorgesehen sind (Deutsche Patentanmeldung K 11 330 und FR-PS 8 76 866), wobei es auch bereits bekannt ist, einen sich trichterförmig erweiternden Wandabschnitt auf der einen Seite der Dichtungsabschnitte und eine scharfe Ecke auf der anderen Seite der Dichtungsabschnitte vorzusehen (FR-PS 8 76 866). Bei diesen Dichtungen handelt es sich jedoch um Wellendichtungen, bei denen die Dichtungsabschnitte in bekannter Weise axial in Reihe geschaltet angeordnet sind, um die Dichtwirkung zu verbessern.

Es ist ferner bereits eine Dichtung für eine hin- und hergehende Kolbenstange etwas anderer Gattung (Deutsche Patentanmeldung M 21 834, insbesondere Fig. 3) bekannt, bei der die Innenseite eines Ringabschnitts mit zwei axial beabstandeten, durch eine Ringnut voneinander getrennten, konvex gekrümmten Dichtungsabschnitten versehen ist, wobei oberhalb der beiden Dichtungsabschnitte ein sich trichterförmig nach unten erweiternder Wandabschnitt zu den beiden Dichtungsabschnitten hin vorgesehen ist. Bei dieser Dichtung ist jedoch auch unterhalb der beiden Dichtungsabschnitte ein sich trichterförmig erweiternder Waidabschnitt vorgesehen. Wegen dieser symmetrischen Ausbildung der Dichtung kann keine nur in einer Richtung wirksame Pumpwirkung eintreten. Dies ist in diesem Fall auch nicht erwünscht, da ein Schmiermittel durch eine gesonderte Bohrung direkt in die Ringnut eingegeben wird.

Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik ergibt sich aufgrund der asymmetrischen Ausgestaltung des Ringabschnittes in Verbindung mit dem hin- und hergehenden Ventilschaft eine Pumpwirkung, durch die eine genau dosierte ölmenge von den beiden Dichtungsabschnitten in den Bereich der Ventilführung gepumpt wird. Bei einer Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes hebt nämlich der obere Dichtungsabschnitt vom Ventilschaft ab, während der untere Dichtungsabschnitt mit dem Ventilschaft in Berührung bleibt, öl kann somit zwischen dem oberen Dichtungsabschnitt und dem Ventilschaft hindurch in die Ringnut einströmen. Bewegt sich hierauf der Ventilschaft nach unten, so hebt der untere Dichtungsabschnitt vom Ventilschaft ab, während der obere Dichtungsabschnitt mit dem Ventilschaft in Anlage bleibt. Es entsteht hierbei eine kapillare öiströmung, die zwischen dem unteren Dichtungsabschnitt und dem Ventilschaft hindurch nach unten in den Führungsabschnitt gelangt.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine fragmentarische Seitenansicht, teilweise

im Querschnitt, einer Ventilanordnung mit einer Dichtung;

Fig.2 ein vergrößerter vertikaler Teilquerschnitt durch die Dichtung und den zugehöriger Ventilschaft derFig. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Dichtung;

F i g. 4 einen vertikalen Querschnitt entlang der Linie 4-4in Fig.3;

Fig.5 einen vergrößerten Teilquerschni-t der Dichtung zur Veranschaulichung deren Wirkung bei einer Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes;

Fig.6 eine der Fig.5 entsprechende Ansicht zur Veranschaulichung der Wirkung bei einer Abwärtsbewegung des Ventilschaftes.

Fig.! zeigt einen Teil eines Zylinderkopfes 10 für eine Brennkraftmaschine, wie sie für Kraftfahrzeuge verwendet wird; der Zylinderkopf 10 weist einen Kanal It auf, der entweder Teil des Brennstoff-Einlaßsystems oder Teil des Auslaßsystems ist. Der Kana¹ 11 erstreckt sich zu einem offenem Raum 12, der von einem Ventilsitz 13 gegenüber einer Brennkammer 14 begrenzt wird. Am Zylinderkopf 10 ist ein Ventilführungsansatz 15 befestigt, der entweder einstückig mit dem Zylinderkopf oder als getrenntes Teil ausgebildet ist, das im Zylinderkopf befestigt und zu einer im Kanal 11 mündenden zylindrischen Bohrung 15a axial ausgerichtet ist. Eine Ventilführung 16 wird von der Innenfläche des Ventilführungsansatzes 15 geb.det und bildet eine Verlängerung der Bohrung 15a. Ein ringförmiger Ansatz am Zylinderkopf 10 ist mit einer Gegenbohrung versehen, die den Ventilführungsaniatz 15 aufnimmt.

Ein Ventil 18 ist im Zylinderkopf 10 angeordnet, wobei ein länglicher Ventilschaft 19 von der Ventilführung 16 im Ventilführungsansatz 15 aufgenommen wird und ein tellerförmiger Ventilkopf 20 unterhalb des Raumes 12 angeordnet ist und dichtend am Ventilsitz 13 anliegt, um die Verbindung zwischen dem Kanal 11 im Zylinderkopf urd der Brennkammer 14 zu unterbrechen und zu öffnen, wenn sich das Ventil hin- und herbewegt. Der Ventilschaft 19 steht nach oben über die Oberseite des Ventilführungsansatzes 15 vor und ist an seinem oberen Ende 21 mit Nuten 22 versehen, die zur Befestigung einer Scheibe 23 dienen. Eine Schraubenfeder 24 umgibt den Ventilschaft 18 und den Ventilführungsansatz 15, wobei ein Ende an der Scheibe 23 anliegt und das andere Ende den Ansatz 17 umgibt und am Zylinderkopf 10 anliegt.

Zur Betätigung des Ventils 18 ist ein Kipphebel 25 bei 26 auf einem Bock 27 schwenkbar gelagert, der sich vom Zylinderkopf 10 nach oben erstreckt; ein Ende 28 des Kipphebels 25 greift am oberen Ende 21 des Ventilschaftes 19 an, und das andere Ende 29 wird von einem Stößel 30 erfaßt, der von motorgetriebenen Nocken (nicht gezeigt) betätigt wird.

Um die Abnutzung im Punkt der Reibberührung zwischen dem Ende 28 des Kipphebels und dem Ende 21 des Ventilschaftes 19 zu verringern und die Ventilführung 16 zu schmieren, wird öl in der üblichen Weise von einer öffnung (nicht gezeigt) im Kipphebel 25 zu dem Ende 21 des Ventilschaftes 19 geführt, und das öl läuft dann den Ventilschaft 19 entlang nach unten zur Ventilführung 16. Wenn ein zu großer Zwischenraum zwischen dem Ventilschaft 19 und der Ventilführung 16 vorhanden ist, bewegt sich das öl weiter den Ventilschaft entlang nach unten zum Ventilkopf 20. Wenn das Ventil 18 den Einlaß zur Brennkammer 14 steuert, wird öl in die Brennkammer eingesaugt und dort verbrannt. Im Fall eines Auslaßventils wird das öl von den heißen Gasen verbrannt, und in jedem Fall wird Rauch im Auslaßsystem erzeugt.
Um das Durchlecken von Öl zum Brennkammerbereich zu vermeiden, ist am Ventilschaft 19 am oberen Ende des Ventilführungsansatzes 15 eine Dichtung 31 vorgesehen. Die Dichtung 31 besteht aus einem elastomeren Material und hat die Form eines umgekehrten Bechers mit einem zylindrischen Hülsenabschnitt 32,

ίο der an dem Ansatz 17 anliegt und den Ventilführungsansatz 15 dicht umgibt, und einem flanscharligen, querverlaufenden Ringabschnitt 33, der am oberen Ende des Ventilführungsansatzes 15 angeordnet und mit einer zentralen öffnung 34 zur Aufnahme des Ventilschaftes 19 verseh^r ist

Die die öffnung 34 begrenzende Innenwand ist mit zwei ringförmigen, in axialem Abstand zueinander

• angeordneten Dichtunjfsabschnitten 35,36 versehen, die abgerundete Außenflächen 37, 38 aufweisen, die am

2(i Ventilschaft 19 dichtend anliegen. Wie in den F i g. 2 und 4 bis 6 dargestellt, schneidet der untere Dichtungsabschnitt 38 die ebene Unterseite 39 der Querwand 33 in einer scharfen Ecke 41. Eine als Reservoir wirkende Ringnut 42 ist zwischen den Dichtungsabschnitten 35,36

2') gebildet und besitzt eine gekrümmte Fläche 43, die eine Verlängerung der gekrümmten Flächen 37, 38 darstellt. Oberhalb des oberen Dichtungsabschnitts 35 verläuft ein Wandabschnitt 44 schräg nach oben und nach außen weg vom Ventilschaft 19 unter einem bestimmten

«ι Winkel, und zwar in glatter Verlängerung der gekrümmten Fläche 37, so daß er die Oberseite 45 des Ringabschnitts 33 schneidet.

Die Außenfläche der Dichtung 31 ist ungefähr zylindrisch und mit zwei Ringnuten 47, 48 versehen, die

si zur Aufnahme herkömmlicher Schnappringe 49, 50 dienen. Unterhalb des unteren Schnapprings 49 hat die Wand einen geringfügig größeren Durchmesser als die Wandfläche 46, wodurch eine äußere ringförmige Rippe 51 gebildet wird, und die Wand 52 oberhalb des oberen

4(i Schnapprings 50 hat einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Fläche 46, wobei die Nut 48 und der Schnappring 50 gegenüber der Wand 33 angeordnet sind. Die Rippe 51 und die Schnappringe 49, 50 helfen mit, die Dichtung 31 am oberen Ende des Ventilfüh-

4-1 rungsansatzes 15 zu halten; der obere Schnappring 50 kann jedoch weggelassen werden. Wenn auch bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Schnappringe 49, 50 verwendet werden, könnten auch andere Haltemittel für die Dichtung eingesetzt werden.

V) Die Dichtung 31 ist so ausgebildet, daß sie sich die Bewegung der Oberseite der Dichtung, die in der Ventilschaft-Dichtung durch die Reibung zwischen der Dichtung und dem Ventilschaft 19 hervorgerufen wird, zunutze macht. Der Winkel des Wandabschnitts 44 ist

■■τ derart, daß eine kapillare Wirkung einen ölstrom nach unten zu dem Bereich der Dichtungsabschnitte aufrechterhält. Bei einem Aufwärtshub des Ventiles, angedeutet durch einen Pfeil A in Fig. 5, wird die Dichtungsfläche 45 nach oben vtrformt, und der untere

W) Dichtungsabschnitt 36 gelangt in Dichtberührung mit dem Ventilschaft 19, während die Dichtungswirkung des oberen Dichtungsabschnittes 35 gleichzeitig unterbrochen wird. Wenn der obere Dichtungsabschnitt 35 unwirksam ist, bewegt sich öl nach unten am

fei Dichtungsabschnitt 35 vorbei, so daß die als Reservoir dienende Ringnut 42 mit Öl gefüllt wird, wie durch Pfeile ßangedeutet wird.
Nach einem Aufwärtshub des Ventiles (Pfeil C in

F i g. 6) wird der obere Dichtungsabschnitt 35 wieder in Anlage mit dem Ventilschaft 19 zurückgebracht, wodurch eine Dichtung zwischen diesen Teilen gebildet wird. Die relative Abwärtsbewegung des Ringabschnitts 33 wird durch Anlage der Fläche 39 an der Oberseite des Ventilführungsansatzes 15 aufgehalten, und während die Verdichtung beim Abwärtshub weiter fortfährt, wird öl an dem baulich schwächeren unteren Dichtungsabschnitt 36 vorbeigepreßt, was durch den Motor-Unterdruck unterstützt wird, wie durch die Pfeile L angedeutet wird.

Die Dichtung sorgt damit für eine Pumpwirkun_ durch die öl den Ventilschaft entlang gepumpt wird, um die Ventilführung zu schmieren, wodurch die von der Pumpwirkung zugemessene ölmenge durch das VoIu men des ölreservoirs zwischen den Dichtungsabschni
ten gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung für einen hin- und hergehenden Ventilschaft, die aus elastischem Material besteht und an einem zylindrischen Führungsabschnitt für > den Ventilschaft angebracht ist, mit einem Hülsenabschnitt der die Außenwand des zylindrischen Führungsabschnitts teilweise umgibt und einem vom Hülsenabschnitl aus querverlaufenden Ringabschnitt der -an der oberen Stirnwand des zylindri- ι ο sehen Führungsabschnittes anliegt und mit seiner Innenseite am Ventilschaft dichtend anliegt dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Ringabschnitts (33) mit zwei axial beabstandeten, durch eine Ringnut (42) voneinander getrennten, ι > konvex gekrümmten Dichtungsabschnitten {35, 36) versehen .ist wobei der untere Dichtungsabschnitt (35) von der unteren Stirnseite des Ringabschnitts angrenzend an der Apex dieses Dichtungsabschnitts in einer scharfen Ecke (4!) geschnitten wird und ji> oberhalb der beiden Dichtungsabschnitte ein sich trichterförmig nach oben erweiternder Wandabschnitt (44) zur Erzielung einer kapillaren öiströmung zu den beiden Dichtungsabschnitten hin vorgesehen ist. 2^r>

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der trichterförmige Wandabschnitt (44) so ausgebildet ist, daß er stufenlos in den konvex gekrümmten oberen Dichtungsabschnitt (35) übergeht, ill

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Ringnut (42) konkav gekrümmt ist und stufenlos in die angrenzenden konvex gekrümmten Dichtungsabschnitte (35, 36) übergeht. i">