Ventilschaftdichtung zum Aufschieben auf eine im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine gehaltene Ventilschaftführung

Abstract

 Ventilschaftdichtung zum Aufschieben auf eine im Zylinderkopf (12) einer Verbrennungskraftmaschine gehaltene Ventilschaftführung (8), umfassend ein Versteifungsrohr (26), das an einem Ende mit einer ringförmig ausgebildeten, ersten Dichtlippe (30) aus elastischem Werkstoff verbunden ist und am anderen Ende in einem radial nach außen vorstehenden, ersten Flansch (18) endet, der auf dem Zylinderkopf (12) abstützbar ist und daß das Versteifungsrohr (26) mit einer zweiten Dichtlippe (34) aus elastischem Werkstoff verbunden ist, die den ersten Flansch in axialer Richtung überragt, daß die zweite Dichtlippe (34) einen radialen Abstand von der Ventilschaftführung (8) aufweist und mit der Kreisringfläche des Zylinderkopfes in Eingriff bringbar ist, die die Ventilschaftführung umschließt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilschaftdichtung zum Aufschieben auf eine im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine gehaltene Ventilschaftführung, umfassend ein Versteifungsrohr, das an einem Ende mit einer ringförmig ausgebildeten, ersten Dichtlippe aus elastischem Werkstoff verbunden ist und am anderen Ende in einem radial nach außen vorstehenden, ersten Flansch endet, der auf dem Zylinderkopf abstützbar ist.

[0002] Eine solche Ventilschaftdichtung ist aus der DE-OS 3 902 518 bekannt. Dabei ist an dem Versteifungsrohr ein ringförmiges Dichtelement vorgesehen, welches während der bestimmungsgemäßen Verwendung in ausschließlichen Eingriff mit einer radial nach außen weisenden Begrenzungsfläche der Ventilschaftführung gelangt. Um dabei ein ausreichendes Abdichtungsergebnis zu erzielen ist es erforderlich, das aus elastischem Werkstoff bestehende Dichtelement mit radialem Übermaß zu fertigen, bezogen auf den radialen Abstand zwischen der Ventilschaftführung und dem Versteifungsrohr. Als Folge davon ist eine elastische Deformierung des Dichtelementes Voraussetzung für das Aufschieben der Ventilschaftdichtung auf die Ventilschaftführung und dementsprechend die Anwendung größerer Kräfte beim Zusammenfügen der Teile.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Ventilschaffdichtung derart weiterzuentwickeln, daß während der bestimmungsgemäßen Verwendung eine gute Abdichtung der Ventilschaftdichtung gegenüber der durch die Ventilschaftführung und dem Zylinderkopf gebildeten Einheit gewährleistet ist ohne daß es erforderlich ist, größere Kräfte beim Aufschieben der Ventilschaftdichtung auf die Ventilschaftführung aufzuwenden.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Ventilschaftdichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

[0005] Bei der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung ist es vorgesehen, daß das Versteifungsrohr mit einer zweiten Dichtlippe aus elastischem Werkstoff verbunden ist, die den ersten Flansch in axialer Richtung überragt und daß die zweite Dichtlippe einen radialen Abstand von der Ventilschaftführung aufweist und mit dem Zylinderkopf im Bereich einer die Ventilschaftführung umschließenden Kreisringfläche in Eingriff bringbar ist. Die zweite Dichtlippe wird bei der Montage der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung nicht durch die Ventilführung verformt. Das Auffügen der Ventilschaftdichtung ist dadurch stark vereinfacht und es sind hierfür keine nennenswerten Kräfte erforderlich.

[0006] Die für die Erzielung eines guten Abdichtungsergebnisses erforderliche, axiale Anpressung der zweiten Dichtlippe an die die Ventilführung umgebende Kreisringfläche des Zylinderkopfes wird durch eine Ventilschließfeder bewirkt, die als Schraubendruckfeder gestaltet und mit dem einen Ende indirekt auf dem Ventilschaft und mit dem anderen Ende direkt auf dem ersten Flansch abgestützt ist.

[0007] Die Schraubendruckfeder ist unter einer elastischen Vorspannung stehend eingebaut, um ein selbsttätiges Schließen des Ventils nach einer Betätigung zu bewirken. Durch die dazu erforderlichen und stets verfügbaren Kräfte wird bei der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung erreicht, daß der erste Flansch einschließlich der diesen in axialer Richtung überragenden, zweiten Dichtlippe statisch gleichbleibend an den Zylinderkopf angepreßt wird.

[0008] Eine solche Schraubendruckfeder gelangt bei üblichen Verbrennungskraft- maschinen normaler Weise immer zur Anwendung. Sie besteht aus Metall und ist dadurch weitgehend frei von Ermüdungserscheinungen. Das zwischen der zweiten Dichtlippe und dem Zylinderkopf erzielte Abdichtungsergebnis ist daher von großer Dauerhaftigkeit.

[0009] An dem Versteifungsrohr kann zwischen der ersten und der zweiten Dichtlippe an zumindest einer Stelle ein zusätzliches, ringförmig ausgebildetes Dichtelement vorgesehen sein, daß mit einer radial nach außen weisenden Begrenzungsfläche der Ventilschaftführung in Eingriff ist. Hierdurch ist eine konzentrische Zuordnung der Ventilschaftdichtung während der bestimmungsgemäßen Verwendung in bezug auf die Ventilschaftführung gewährleistet, ohne daß die mit dem Ventilschaft in Eingriff befindliche Dichtlippe einer zusätzlichen, radialen Belastung ausgesetzt ist. Die erste und die zweite Dichtlippe sowie das Dichtelement können einstückig ineinander übergehend ausgebildet sein.

[0010] Das Dichtelement kann an dem dem ersten Flansch zugewandten Ende in einer hohlkegeligen Fläche enden, die einen in Richtung des ersten Flansches erweiterten Innendurchmesser aufweist. Das Auffügen der Ventilschaftdichtung auf einen Ventilschaft ist hierdurch wesentlich erleichtert.

[0011] Das Dichtelement hat in erster Linie Führungsaufgaben, wie vorstehend angesprochen. Es ist daher nicht erforderlich, dem Dichtelement ein besonders großes Übermaß zu geben, bezogen auf den in radialer Richtung verfügbaren Spalt zwischen dem Versteifungsrohr und der Ventilschaftführung. Eine noch leichtere Verformbarkeit des Dichtelementes ist gewährleistet, wenn dieses innenseitig durch zumindest einen, ringförmig ausgebildeten Dichtwulst begrenzt ist, der mit der radial nach außen weisenden Begrenzungsfläche der Ventilschaftführung in Eingriff bringbar ist. Der Dichtwulst kann gerundetes und vorzugsweise ein glockenkurvenartig begrenztes Profil haben.

[0012] Das Versteifungsrohr kann an dem von dem ersten Flansch abgewandten Ende mit einem radial nach innen vorstehenden, zweiten Flansch versehen sein, wobei die erste Dichtlippe mit ihrer Basis an dem nach innen weisenden Ende des Profils zweiten Flansches festgelegt ist. Der sich bei einer radialen Relativverlagerung ergebende Drehpunkt des Profils der ersten Dichtlippe wird hierdurch in die Nähe der Oberfläche des Ventilschafts verlagert, was es gestattet, die axiale Baulänge der ersten Dichtlippe zu vermindern und auf diese Weise Werkstoff einzusparen.

[0013] Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung besteht darin, daß es diese nicht nur verhindert, daß Schmieröl in den Dichtspalt zwischen dem Ventilschaft und der Ventilschaftführung einzudringen vermag, sondern daß ergänzend dazu der weitere Dichtspalt zwischen der Ventilschaftführung und dem Zylinderkopf vor einer Beaufschlagung mit Schmieröl und einem Eindringen von Schmieröl geschützt ist. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung ist es dadurch völlig ausgeschlossen, daß Schmieröl den zuletztgenannten Dichtspalt zu passieren vermag. Die Passung zwischen der Ventilschaftführung und dem Zylinderkopf kann dadurch großzügiger bemessen werden als bei den bisher bekannten Ausführungen. Desweiteren ist es vielfach möglich, Ventilschaftführungen noch zu verwenden, die eine fehlerhaft bearbeitete Oberfläche aufweisen oder die aus einem hochporösen, selbstschmierenden Sintermaterial bestehen. Da bei der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung die eigentliche Ventilschaftführung in bezug das in der Verbrennungskraftmaschine zirkulierende Öl isoliert ist, besteht kein Risiko, daß dieses Öl die Poren der Ventilschaftführung durchdringt und in den Verbrennungsraum bzw. Auspufftrakt der Verbrennungskraftmaschine gelangt.

[0014] Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgen anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1

eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung während ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung in längsgeschnittener Darstellung.

Fig. 2

einen Teilbereich der Ventilschaftdichtung gemäß Fig. 1 in halbgeschnittener Darstellung.

Fig. 3

die in Fig. 1 zur Anwendung gelangende Ventilschaftdichtung vergrößert und in längsgeschnittener Darstellung.

[0015] Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Zylinderkopf 12, der parallel zur Achse eines Ventils 1 aufgeschnitten ist. Das Ventil kann ein Ein- oder Auslaßventil bilden. Es weist an seinem vorstehenden Ende einen Ventilteller 2 auf, der mit einem Dichtsitz 4 in Eingriff bringbar ist. Der Ventilschaft 6 ist längsbeweglich in einer Ventilschaftführung 8 gelagert, die durch eine Preßpassung in einer Bohrung 10 des Zylinderkopfs 12 verankert ist. Der Ventilschaft 6 durchdringt die Ventilschaftführung auf deren gesamter Länge. Am oberen Ende ist ein Federteller 16 befestigt, der durch eine Druckfeder 14 mittelbar auf dem Zylinderkopf 12 abgestützt ist. Bei nichtbetätigtem Ventil 1 liegt der Ventilteller 2 hierdurch stets an dem Ventilsitz 4 an mit der Folge, daß das Ventil 1 geschlossen ist. Für eine Betätigung ist ein Kipphebel 22 vorgesehen, der mit dem oberen Ende des Ventilschafts 6 in Eingriff bringbar und in der Lage ist, diesen einschließlich des Ventiltellers 2 relativ zur Ventilschaftführung 8 nach unten zu verlagern. Zwischen dem Ventilteller 2 und dem Ventilsitz 4 entsteht hierbei ein durchströmbarer Spalt.

[0016] Die in Fig. 1 gezeigte Ventilschaftdichtung 24 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 weiter beschrieben. Die Ventilschaftdichtung 24 ist zum Aufschieben auf eine im Zylinderkopf 12 einer Verbrennungskraftmaschine gehaltene Ventilschaftführung 8 bestimmt, die den Zylinderkopf 12 im Bereich seiner Oberseite überragt. Die Ventilschaftdichtung 24 umfaßt ein Versteifungsrohr 26, welches im allgemeinen aus tiefgezogenem Stahlblech besteht. Das Versteifungsrohr 26 ist am oberen Ende mit einer ringförmig ausgebildeten, ersten Dichtlippe 30 aus elastischem Werkstoff verbunden. Es endet unten in einem radial nach außen vorstehenden, ersten Flansch 18, der auf dem Zylinderkopf 12 abgestützt ist. Darüber hinaus ist das Versteifungsrohr 26 mit einer zweiten Dichtlippe 34 aus elastischem Werkstoff verbunden, die den ersten Flansch 18 in axialer Richtung überragt, wobei die zweite Dichtlippe 34 einen radialen Abstand von der Ventilschaftführung 8 aufweist und mit dem Zylinderkopf im Bereich einer Kreisringfläche in Eingriff bringbar ist, die die Ventilschaftführung 8 umschließt. Der erste Flansch 18 ist oberseitig durch die Ventilschließfeder 14 belastet. Diese hat eine Federkraft, die größer ist als die Kraft, die für eine elastische Deformierung der zweiten Dichtlippe 34 erforderlich ist. Letztere verformt sich dadurch axial und radial nach innen, wobei es zu einer flüssigkeitsdichten Verbindung zu dem Zylinderkopf kommt sowie zu einer festen Anlageberührung zwischen dem ersten Flansch 18 und der Oberseite des Zylinderkopfes 12. Die räumliche Lage der Ventilschaftdichtung ist dadurch ebenso präzise festgelegt wie der für eine Einfederung der Ventilschließfeder 14 zur Verfügung stehende Federweg während der Ventilbetätigung.

[0017] An dem Versteifungsrohr 26 ist zwischen der ersten und der zweiten Dichtlippe (30, 34) an einer Stelle ein zusätzliches, ringförmig ausgebildetes Dichtelement 28 vorgesehen, welches mit der radial nach außen weisenden Begrenzungsfläche der Ventilschaftführung 8 in Eingriff bringbar ist. Neben einer zusätzlichen Abdichtung wird hierdurch eine koaxiale Führung der Ventilschaftdichtung 24 auf den Ventilschaftführung 8 erzielt.

[0018] Die erste und die zweite Dichtlippe 30, 34 sind einstückig ineinander übergehend mit dem Dichtelement 28 ausgebildet. Letzteres 28 ist an dem dem ersten Flansch 18 zugewandten Ende durch eine hohlkegelige Fläche begrenzt, die einen in Richtung des ersten Flansches 18 erweiterten Innendurchmesser aufweist. In Verbindung mit dem kegelig nach oben verjüngten Ende der Ventilschaftführung 8 resultiert daraus eine besonders einfache Montagemöglichkeit der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung.

[0019] Das Dichtelement 28 ist im Bereich der während der bestimmungsgemäßen Verwendung mit der Ventilschaftführung 8 in Eingriff gelangenden Innenfläche mit fünf in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Dichtwulsten 36 versehen, die ein glockenkurvenähnliches Profil haben. Die für das Aufschieben auf die Ventilschaftführung 8 benötigten Verformungskräfte werden dadurch nochmals reduziert.

[0020] Das Versteifungsrohr 26 ist an dem von dem ersten Flansch 18 abgewandten Ende mit einem radial nach innen vorstehenden, zweiten Flansch versehen, wobei die erste Dichtlippe 30 mit ihrer Basis an dem nach innen weisenden Ende des Profils festgelegt ist. Der Drehpunkt des Profils der Dichtlippe 30 ist dadurch in Richtung der Oberfläche des Ventilschafts 6 verlagert, was es ermöglicht, der Dichtlippe 30 einen besonders geringen Querschnitt zu geben und bei ihrer Herstellung zu einer Werkstoffeinsparung zu gelangen.

[0021] Im Bereich des Außenumfanges ist die Dichtlippe 30 mit einer ringförmigen Nut versehen. In dieser ist eine Ringwendelfeder 32 aus metallischem Werkstoff gelagert. Die Ringwendelfeder gewährleistet über lange Zeiträume eine weitgehend ausgeglichene Andrückkraft der Dichtlippe 30 an die Oberfläche des abzudichtenden Ventilschafts 6.

[0022] Die Dichtlippe 34 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an einer im Profil gerundet ausgebildeten Übergangszone des Versteifungsrohrs 26 festgelegt. Diese beginnt an einer Fläche, die sich parallel zur Oberfläche des Zylinderkopfs 12 erstreckt und endet in einer Fläche, die die Ventilschaftführung 8 in einem radialen Abstand hohlzylindrisch umschließt. Die zweite Dichtlippe 34 hat ihrerseits ebenfalls ein halbkreisförmiges Profil. Als Folge hiervon sowie als Folge der speziellen Anbringungsposition und der Verwendung eines leichtverformbaren Gummiwerkstoffes bei ihrer Herstellung vermag sich die zweite Dichtlippe bei einer axialen Anpressung des ersten Flansches 18 an den Zylinderkopf 12 ausgezeichnet an feinste Oberflächenunregelmäßigkeiten des Zylinderkopfes 12 anzuschmiegen. Die im Bereich der Außenseite der Ventilschaftdichtung 24 stets vorhandene Schmierflüssigkeit vermag dadurch den Dichtspalt nicht mehr zu passieren und in den Bereich des Spaltes 10 zwischen dem Zylinderkopf 12 und der Ventilschaftführung 8 zu gelangen.

Ansprüche

1. Ventilschaftdichtung zum Aufschieben auf eine im Zylinderkopf (12) einer Verbrennungskraftmaschine gehaltene Ventilschaftführung (8), umfassend ein Versteifungsrohr (26), das an dem einen Ende mit einer ringförmig ausgebildeten, ersten Dichtlippe (30) aus elastischem Werkstoff verbunden ist und am anderen Ende in einem radial nach außen vorstehenden, ersten Flansch (18) endet, der auf dem Zylinderkopf (12) abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsrohr (26) mit einer zweiten Dichtlippe (34) aus elastischem Werkstoff verbunden ist, die den ersten Flansch (18) in axialer Richtung überragt, daß die zweite Dichtlippe (34) einen radialen Abstand von der Ventilschaftführung (8) aufweist und mit einer Kreisringfläche des Zylinderkopfes (12) in Eingriff bringbar ist, die die Ventilschaftführung (8) umschließt.

2. Ventilschaftdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Versteifungsrohr (26) zwischen der ersten und der zweiten Dichtlippe (30, 34) an zumindest einer Stelle ein zusätzliches, ringförmig ausgebildetes Dichtelement (28) vorgesehen ist und daß das Dichtelement (28) mit einer radial nach außen weisenden Begrenzungsfläche der Ventilschaftführung (8) in Eingriff bringbar ist.

3. Ventilschaftdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Dichtlippe (30, 34) sowie das Dichtelement (28) einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind.

4. Ventilschaftdichtung nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (28) an dem dem ersten Flansch (18) zugewandten Ende in einer hohlkegeligen Fläche endet und daß die hohlkegelige Fläche einen in Richtung des ersten Flansches (18) erweiterten Innendurchmesser aufweist.

5. Ventilschaftdichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (28) innenseitig durch zumindest einen radial nach innen vorstehenden, ringförmig ausgebildeten Dichtwulst (36) begrenzt ist und daß der Dichtwulst (36) mit der radial nach außen weisenden Begrenzungsfläche der Ventilschaftführung (8) in Eingriff bringbar ist.

6. Ventilschaftdichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsrohr (26) an dem von dem ersten Flansch (18) abgewandten Ende mit einem radial nach innen vorstehenden, zweiten Flansch versehen ist und daß die erste Dichtlippe (30) mit ihrer Basis an dem nach innen weisenden Ende des Profils des zweiten Flansches (18) festgelegt ist.

Zeichnung