DE19539266C2 - Ventilschaft-Dichtungsanordnung für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents
Ventilschaft-Dichtungsanordnung für VerbrennungskraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilschaft-Dichtungsanordnung für
Verbrennungskraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Abdichtung am Ventilschaft hat das Ziel, den Motorölverbrauch und die
Verunreinigungen zu reduzieren, die normalerweise durch Ölleckagen verursacht
werden, die vom Raum, in dem die Ventilgehäuse angeordnet sind, zur
Verbrennungskammer durch den Zwischenraum zwischen dem Schaft des jeweiligen
Ventils und der betreffenden Führungsbuchse gelangen.
Die EP 0 639 695 A1 zeigt eine gattungsgemäße Dichtungsanordnung, bei der ein
die eigentliche Dichtung radial umschließender metallischer Verstärkungskörper
vorhanden ist, der an einem Stützelement festgelegt ist, das sich wiederum auf dem
Motorgehäuse abstützt und zugleich mit einem Flansch versehen ist, auf dem sich
eine Schraubenfeder koaxial zum Ventil unter Druckvorspannung abstützt.
Bei der bekannten Lösung ist der metallische Verstärkungskörper, mit dem die Dich
tung verbunden ist, an dem Stützelement festgelegt.
Das Hauptproblem bei einer solchen Dichtungsanordnung ist die nicht ebene Ober
fläche des Stützelements, die Störungen der Positionierung der Dichtlippe bezüglich
des Ventilschafts verursacht.
In Einzelfällen, bei denen das Stützelement bezüglich des Ventilschaftes nicht exakt
zentriert ist, sitzt die Dichtlippe derart auf dem Ventilschaft, daß verstärkt Leckagen
auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Dichtungsanordnung zu schaffen, bei der die Dichtlippe störungsfrei positioniert
werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Dichtungsanordnung gemäß dem
Kennzeichnen des Anspruchs 1 erreicht.
Dank einer solchen Lösung sind die beiden für eine solche Dichtungsanordnung
charakteristischen Funktionen, die Abdichtung des Ventilschaftes und die
Abstützung eines Federendes, durch zwei kinematisch voneinander getrennte
Bauteile realisiert. Dies erlaubt eine einwandfreie Positionierung der Dichtlippe
bezüglich des Ventilschaftes auch dann, wenn das Stützelement bezüglich der
Ventilachse nicht exakt zentriert ist.
Daraus ergibt sich, daß mögliche Nichtorthogonalitäten zwischen der Oberfläche
des Motorblocks und der Ventilachse keine Auswirkungen auf die Ventilabdichtung
haben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende detaillierte
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen offenbart.
Fig. 1 zeigt schematisch den Ventilbereich einer Verbrennungskraftmaschine mit
einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab den in Fig. 1 durch den Pfeil II
gekennzeichneten Teil des Ventilbereichs.
Fig. 3 zeigt den axialen Teil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
Fig. 4 zeigt detailliert den Ausschnitt, der mit Pfeil IV in Fig. 3 angedeutet
ist.
Fig. 5 zeigt das erfindungsgemäße Stützelement.
In Fig. 1 ist ein mit 1 bezeichnetes Ventil einer Verbrennungskraftmaschine für
Kraftfahrzeuge gezeigt, wobei der Ventilkopf 2 an der Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 4
der Verbrennungskammer anliegt.
Das Ventil 1 weist einen Ventilschaft 6 auf, der in einem Lagerfutter 8 geführt ist, das
wiederum in einem Gehäuse 10 im oberen Teil des Motorblocks 12 festgelegt ist.
Das Ventil 1 wird gegen die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 4 mittels einer unter
Druckvorspannung stehenden Schraubenfeder 14 gedrückt, deren Ende sich auf
einem Anschlag 16 abstützt, welcher mit dem Ende des Schaftes 6 verbunden ist.
Das andere Ende der Schraubenfeder stützt sich auf einem Stützflansch 18 eines
Stützelementes 20, das Teil der Dichtungsanordnung 22 ist, ab. Der Stützflansch 18
des Stützelementes 20 soll den direkten Kontakt zwischen der Feder und der
Oberfläche 24 des oberen Teils des Motorblocks 12, der üblicherweise aus
Gußmaterial (typisch Aluminium) hergestellt ist, vermeiden. In bekannter Art und
Weise ist das Ventil 1 über einen Schwinghebel 26 oder eine Nockenwelle (nicht
dargestellt) gesteuert.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Dichtungsanordnung 22, die ein aus elastomerem
Werkstoff gefertigtes Dichtelement 28 aufweist, welches wiederum mit einer
Dichtlippe 30, die mittels einer Ringfeder 32 an den Ventilschaft 6 gepreßt wird,
einstückig verbunden ist. Das Dichtungselement 28 weist eine statische Dichtzone
34 auf, mit welcher es mit einem Festsitz auf das Lagerfutter 8 des Ventils 1
aufgezogen ist. Das Dichtelement 28 ist in dem metallischen Verstärkungskörper 36
festgelegt, welcher durch Arbeitsgänge wie Tiefziehen oder Schneiden aus einer
Metallplatte hergestellt wird. Gemäß der Erfindung ist der
metallische Verstärkungskörper 36 im Stützkörper 20 beweglich eingehängt. Der
metallische Verstärkungskörper 36 ist in Richtung der Längsachse 38 der Dichtung
bezüglich des Stützkörpers 20 unbeweglich angeordnet, kann aber bezüglich einer
zur Längsachse 38 der Dichtung im wesentlichen orthogonal verlaufenden Achse
Schwingungen begrenzter Amplitude ausführen. Im folgenden soll lediglich eine
vorteilhafte Ausgestaltung der beweglichen Verbindung zwischen dem
Verstärkungskörper 36 und dem Stützelement 20 beschrieben werden.
In Fig. 4 ist der Verstärkungskörper 36 ausschnittsweise dargestellt, der einen
ersten Randabschnitt 39 aufweist, welcher beispielsweise in einer zylindrischen
Form ausgeführt ist und umfangsseitig von einer radial nach innen weisenden
Begrenzungsfläche 40 des Stützelementes 20 mit einem radialen Abstand 42
umgeben ist, so daß der Verstärkungskörper 36 innerhalb der radial nach innen
weisenden Begrenzungsfläche kleinere Bewegungen ausführen kann. Der
Verstärkungskörper 36 weist einen Radialvorsprung 44 auf, der in radialer Richtung
über den Randabschnitt 39 hinausreicht, und dessen Breite dem radialen Abstand
42 im wesentlichen entspricht. Der Radialvorsprung 44 entsteht als Abquetschrand,
der unvermeidlich während des bei der Herstellung des Verstärkungskörpers 36 aus
einer Metallplatte durchgeführten Abschervorgangs entsteht. Der Abschervorgang
trennt den Verstärkungskörper 36 von der Metallplatte nach den üblichen Tiefzieh-
und Schneidvorgängen. Zur Herstellung des Radialvorsprunges 44 ist daher kein
weiterer Produktionsschritt notwendig.
In den Fig. 4 und 5 erkennt man am Stützelement 20 an der radial nach innen
weisenden Begrenzungsfläche 40 einen ersten und einen zweiten radial nach innen
weisenden Ringvorsprung 46 und 48. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, ist sowohl der
erste wie auch der zweite radial nach innen weisende Ringvorsprung in
Umfangsrichtung unterbrochen, wobei die Unterbrechungen zueinander auf Lücke
angeordnet sind. Die Anordnung in Umfangsrichtung 50 und 52
wird durch eine strichpunktierte Linie angedeutet, wobei die Umfangslinien 50 und
52 einen Abstand zueinander in Richtung der Längsachse 38 aufweisen. Der
Bereich zwischen diesen Umfangslinien ist als statische Dichtzone 54 ausgebildet,
in welcher der Abquetschrand 44 des Verstärkungskörpers 36 schnappver
schlußartig festgelegt ist. Der erste Ringvorsprung 46 weist vorteilhafterweise eine
geringere Höhe auf als der zweite Ringvorsprung 48. Bei dem in Fig. 5 dargestellten
Beispiel werden der erste und der zweite nach innen weisende radiale
Ringvorsprung dadurch hergestellt, daß ein passendes Werkzeug in Richtung des
Pfeiles 56 in das Stützelement eingeschoben wird, wobei durch die radial nach
außen überstehenden Schneiden 60 und 62 Material vom Stützelement 20
abgeschert wird, das sich vor den Schneiden aufbaut. Der radial nach innen
weisende erste und zweite Ringvorsprung entstehen an der Stelle, an welcher die
Vorwärtsbewegung des Werkzeuges 58 gestoppt wird. Eine unterschiedlich starke
Ausbildung des ersten und des zweiten nach innen weisenden Ringvorsprungs 46
und 48 ist dadurch zu erreichen, daß die beiden Schneiden 60 und 62 bezüglich der
Längsachse 38 variierende Abstände oder in radialer Richtung verschieden hohe
Schneiden aufweisen. Die Dichtungsanordnung wird durch das Einführen des
Verstärkungskörpers 36, an welchem bereits das Dichtelement 28 festgelegt ist, in
das Stützelement 20 hergestellt. Der Verstärkungskörper 36 wird in Richtung des in
Fig. 5 gezeigten Pfeiles 56 in das Stützelement 20 eingebracht. Während des
Einführens muß der Radialvorsprung 44 des Verstärkungskörpers 36 über den
ersten nach innen weisenden Ringvorsprung 46 ohne anzuhalten geschoben
werden. Der zweite radial nach innen weisende Ringvorsprung 48 legt aufgrund
seines größeren radial nach innen weisenden Vorsprungs die Position des
Verstärkungskörpers 36 bezüglich des Stützelements 20 fest. In Richtung der
Längsachse 38 wird der Verstärkungskörper 36 zwischen dem ersten und zweiten
radial nach innen weisenden Ringvorsprung 46 und 48 gehalten. Die geringe
Ausdehnung in Längsrichtung 38 der Verbindungszone zwischen dem
Verstärkungskörper 36 und dem Stützelement 20 erlaubt dem Dichtelement 28, im
Vergleich zum Stützelement 20 oszillierende Bewegungen aufgrund von außen
angreifenden Kräften auszuführen. Daher kann sich die Dichtlippe 30 der Dichtung
bezüglich
des Ventilschaftes exakt zentrieren auch dann, wenn das Stützelement 20 be
züglich der Ventilachse nicht exakt zentriert ist.
Claims (5)
1. Ventilschaft-Dichtungsanordnung für Verbrennungskraftmaschinen,
umfassend ein Dichtelement (28), das aus einem elastomeren Werkstoff
hergestellt ist und eine Dichtlippe (30) aufweist, die dichtend am Ventilschaft
(6) anliegt, einen metallischen Verstärkungskörper (36), der einstückig mit
dem Dichtelement (28) ausgebildet ist, und ein den metallischen
Verstärkungskörper (36) tragendes Stützelement (20), das einen Stützflansch
(18) aufweist, auf dem sich eine Schraubenfeder (14) abstützt, welche das
Ventil (1) in der geschlossenen Position hält, dadurch gekennzeichnet, daß
der metallische Verstärkungskörper (36) im Stützelement (20) beweglich
eingehängt ist und Bewegungen mit begrenzter Amplitude um eine zur
Längsachse (38) der Dichtungsanordnung (22) im wesentlichen senkrechten
Achse ausführen kann.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
metallische Verstärkungskörper (36) einen zylindrischen Randabschnitt (39)
aufweist, der einstückig mit einem radial nach außen weisenden
Radialvorsprung (44) ausgebildet ist, der eine geringe Länge in Richtung der
Längsachse (38) der Dichtungsanordnung (22) aufweist und
schnappverschlußartig zwischen einem ersten und einem dazu axial beab
standeten zweiten, jeweils radial nach innen weisenden Ringvorsprung (46,
48) des Stützelementes (20) festgelegt ist.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
radial nach außen weisende Radialvorsprung (44) des metallischen Ver
stärkungskörpers (36) als Abquetschrand ausgebildet ist.
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste und der zweite radial nach innen weisende Ringvorsprung (46, 48) in
Umfangsrichtung mehrmals unterbrochen sind, wobei die einzelnen
Erhebungen der Ringvorsprünge (46, 48) einen Abstand zueinander
aufweisen und durch vom Stützelement (20) parallel zur Längsachse (38) der
Dichtungsanordnung (22) abgeschertes Material gebildet sind.
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
zylindrische Randabschnitt (39) des metallischen Verstärkungskörpers (36)
von der radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche (40) des Stütz
elements (20) mit einem radialen Abstand (42) umschlossen wird, so daß der
metallische Verstärkungskörper (36) Bewegungen bezüglich einer zur Längs
achse (38) der Dichtungsanordnung (22) im wesentlichen orthogonalen Achse
ausführen kann.
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