B e s c h r e i b u n g
Ventilschaftdichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventilschaftdichtung für einen Verbrennungsmotor.
10 Ventilschaftdichtungen weisen einen Versteifungsträgerring und einen zumindest teilweise innerhalb dem Versteifungsträgerring angeordneten Dichtkörper auf, an dem eine Öllippe und eine Gaslippe angeformt sind. Um einen Verschleiß der Ventilschaftdichtung zu verringern, offenbart die JP 2005201313 A eine mit Fett gefüllte Kammer an dem Dichtkörper anzuordnen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilschaftdichtung anzugeben, bei der die Gaslippe geringerem Verschleiß ausgesetzt ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Ventilschaftdichtung für einen !0 Verbrennungsmotor, aufweisend einen Dichtkörper mit einer Öldichtungsanord- nung und mit einer von der Öldichtungsanordnung in axialer Richtung beabstande- ten Gasdichtungsanordnung, die eine erste Gaslippe und eine zwischen der Öldichtungsanordnung und der ersten Gaslippe angeordnete zweite Gaslippe aufweist.
:5 Bei Motoren können Probleme mit relativ hohem Verschleiß der Gaslippe einer Ventilschaftdichtung auftreten. Die Gaslippe kann im Motor zumindest zeitweise einem relativ hohen Druck ausgesetzt sein, was sich negativ auf deren Lebensdauer auswirken kann. Die limitierte Fettmenge in bekannten Kammern kann jedoch nur für einen beschränkten Zeitraum zur Verschleißreduzierung beitragen und stößt ins-
besondere bei hohen Temperaturen und Druckbeanspruchungen an die Funktionsgrenzen.
Die erfindungsgemäße Ventilschaftdichtung weist dagegen wenigstens zwei Gas- 5 lippen auf, also neben der ersten Gaslippe die als weitere Dichtkante ausgebildete zweite Dichtlippe, sodass die beiden Gaslippen eine Kammer für Schmieröl bilden. Im Betrieb eines der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung zugeordneten Ventils steht somit das Öl direkt an der belasteten ersten Gaslippe, wodurch Vorraussetzungen für eine erhöhte Lebensdauer geschaffen werden. 10
Um die Herstellung des Dichtkörpers zu verringern, können die Öldichtungsanord- nung, die z.B. als Öllippe ausgeführt sein kann, die erste Gaslippe und/oder die zweite Gaslippe vorzugsweise einstückig, insbesondere einstoffig an dem Dichtkörper angeformt sein. Der Dichtkörper kann aus einem elastomeren Material gefertigt 15 sein.
Die von den beiden Gaslippen gebildete Kammer braucht nur eine relativ kleine Kammer zu sein, weshalb nach einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung die beiden Gaslippen mit einem Abstand kleiner gleich lmm »0 beabstandet sind.
Damit die Kammer genügend Öl aufzunehmen vermag, sind nach einer Variante der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung die beiden Gaslippen mit einem Abstand größer gleich 0,2mm voneinander beabstandet.
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Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung begrenzen die beiden Gaslippen die Kammer, deren maximaler Durchmesser um 0,2mm bis lmm, bevorzugt 0,5mm größer ist als der Durchmesser der zweiten Gaslippe. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kammer nicht zu groß ausgebildet ist,
was sich positiv auf das Schmierverhalten bedingt durch das von der Kammer aufgenommene Öl auswirkt.
Um den Verschleiß der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung zu reduzieren, 5 sind nach einer Variante der Durchmesser der ersten Gaslippe und der Durchmesser der zweiten Gaslippe derart gewählt, dass die erste Gaslippe mit einem relativ hohen Verpressdruck an einem der Ventilschaftdichtung zugeordneten Ventilschaft anliegt, die zweite Gaslippe jedoch mit keinem oder einem wesentlich geringeren Verpressdruck an dem Ventilschaft anliegt.
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Gemäß dieser Ausführung ist es möglich, dass die erste Gaslippe Druck aus dem Bereich des Dichtkörpers, der innerhalb dem Versteifungsträgerring angeordnet ist, gegen die primäre Öllippe abzudichten vermag und deshalb eine relativ hohe Ver- pressung gegen den Ventilschaft aufweist. Die zweite Gaslippe braucht dagegen 15 keinen Druck oder zumindest nur einen relativ geringen Druck aufzunehmen und kann demnach mit einer relativ geringen Kontaktpressung gegenüber dem Ventilschaft ausgeführt werden.
Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem nach einer weiteren Ausfüh- !0 rungsform der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung der Durchmesser der ersten Dichtlippe geringfügig kleiner als der Durchmesser eines der Ventilschaftdichtung zugeordneten Ventilschafts ist und/oder der Durchmesser der ersten Gaslippe wenigstens 0,1mm kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Gaslippe.
!5 Die erfindungsgemäße Ventilschaftdichtung kann einen insbesondere kreiszylinder- förmiges und verformungssteifen Versteifungsträgerring aufweisen, in dem der Dichtkörper zumindest teilweise angeordnet ist und der einen radial nach innen sich erstreckenden Schenkel aufweist, wobei der Dichtkörper einen dem Schenkel zugeordneten ersten Teilbereich, einen dem ersten Teilbereich anschließenden und au-
0 ßerhalb dem Versteifungsträgerring angeordneten zweiten Teilbereich und einen
dem ersten Teilbereich anschließenden und innerhalb dem Versteifungsträgerring angeordneten dritten Teilbereich aufweist.
Die Öldichtungsanordnung kann bevorzugt im zweiten Teilbereich des Dichtkör- 5 pers, die erste Gaslippe im ersten Teilbereich oder im dritten Teilbereich des Dichtkörpers, und die zweite Gaslippe im ersten Teilbereich oder im zweiten Teilbereich des Dichtkörpers angeordnet sein.
Je nach Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung kann dem- 10 nach durch Auslegen der Durchmesser der Öllippe, der ersten Gaslippe und der zweiten Gaslippe eine Reibung und somit ein Verschleiß der Ventilschaftdichtung verringert werden, da jede einzelne direkt den Funktionen Öldosierung, Abdichtung bei niedrigen Drücken und Abdichtung bei hohen Drücken zugeordnet und verbessert, wenn nicht gar optimiert werden kann.
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Je nach Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Ventilschaftdichtung soll die erste Gaslippe Druck aus dem Bereich des Dichtkörpers, der innerhalb dem Versteifungsträgerring angeordnet ist, gegen die primäre Öllippe abdichten und weist deshalb eine relativ hohe Verpressung gegen den Ventilschaft auf. Die zweite Gaslippe »0 braucht dagegen keinen Druck aufzunehmen und kann demnach mit einer relativ geringen Kontaktpressung gegenüber dem Ventilschaft ausgeführt werden.
Zwischen der erste Gaslippe und der zweiten Gaslippe bildet sich demnach eine Schmiertasche, d.h. die Kammer, in der sich Öl zur Verbesserung der Lebensdauer
!5 der erfindungemäßen Ventilschaftdichtung und der Verringerung der Reibung sammeln kann. Die primäre Öllippe ist durch die Gaslippe im Wesentlichen vollständig vom Wechseldruck in den Kanälen des Verbrennungsmotors entkoppelt. Die Öllippe kann demnach auch reibungsverbessert mit relativ geringem, idealisierter Weise mit minimaler Kontaktpressung auf eine verlängerte Lebensdauer ausge- o legt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
5 Fig. 1 eine Ventilschaftdichtung und
Fig. 2 eine weitere Ventilschaftdichtung.
Die Fig. 1 zeigt eine Ventilschaftdichtung 1 a und die Fig. 2 zeigt eine alternative IO Ventilschaftdichtung Ib eines Ventils insbesondere für einen Verbrennungsmotor. Wenn nicht anders beschrieben, dann sind Bestandteile beider Ventilschaftdichtungen Ia, Ib, die im Wesentlichen bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
15 Die Ventilschaftdichtungen Ia, Ib weisen jeweils einen insbesondere verformungssteifen Versteifungsträgerring 2, einen elastomeren Dichtkörper 3 und eine ringförmige Schraubenfeder 4 auf. Die Dichtkörper 3 sind im Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele an den jeweiligen Versteifungsträgerring 2 beispielsweise mittels Vulkanisierens befestigt und weisen jeweils eine zur Ventildeckelseite des Verbren-
!0 nungsmotors gerichtete, als Öllippe 5 ausgeführte Öldichtungsanordnung auf. Die Öllippen 5 weisen einen Durchmessen dl auf und sind beispielsweise einstückig, insbesondere einstoffig an den jeweiligen Dichtkörpern 3 angeformt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Versteifungsträgerring 2 !5 einen radial nach innen abgewinkelten Schenkel 6 auf, der sich in den Dichtkörper 3 erstreckt und auf diese Weise einen druckstabilen Bereich 7 bildet. Ein Teilbereich 8 des Dichtköpers 3 ist aus dem Versteifungsträgerring 2 geführt und schließt am druckstabilen Bereich 7 an. Dieser Teilbereich 8 des Dichtkörpers 3, an dem auch die Schraubenfeder 4 befestigt ist, umfasst die Öllippe 5 und ermöglicht eine radiale o Bewegungen der Öllippe 5.
Im Falle der vorliegenden Ausfiihrungsbeispiele weist der Dichtkörper 3 axial anschließend an den druckstabilen Bereich 7 einen innerhalb dem Versteifungsträgerring 2 angeordneten Teilbereich 9 auf, der vorgesehen ist, auf eine nicht näher dar- gestellte Ventilführung eines Ventilschafts 10 der Ventile aufgesteckt zu werden. Der Ventilschaft 10 weist einen Durchmesser D auf.
Im Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele weist der Dichtkörper 3 im druckstabilen Bereich 7 oder im direkt am druckstabilen Bereich 7 anschließenden Teil- bereich 9 des Dichtkörpers 3 eine als erste Gaslippe 11 mit einem Durchmesser d3 ausgebildete Dichtungskante auf. Die erste Gaslippe 11 ist beispielsweise einstückig, insbesondere einstoffig am Dichtkörper 3 angeformt.
Zwischen der ersten Gaslippe 11 und der Öllippe 5 ist im Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele eine weitere als Dichtkante ausgebildete zweite Gaslippe 12 mit einem Durchmesser d2 am Dichtkörper 3 angeformt. Die zweiten Gaslippe 12 ist beispielsweise einstückig, insbesondere einstoffig am druckstabilen Bereich 7 des Dichtkörpers 3 (Ventilschaftdichtung Ia) oder am außerhalb des Versteifungs- trägeπings 2 befindlichen Teilbereich 8 (Ventilschaftdichtung Ib) angeformt.
Im Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele ist die erste Gaslippe 11 von der zweiten Gaslippe 12 in einem Abstand a beabstandet, der insbesondere zwischen 0,2 mm (Ventilschaftdichtung Ia) und 1 mm (Ventilschaftdichtung Ib) liegt.
Die erste Gaslippe 11 und die zweite Gaslippe 12 begrenzen eine Kammer 13 mit einem maximalen Durchmesser d4, der beispielsweise um 0,5mm größer ist als der Durchmesser d2 der zweiten Gaslippe 12.
Im Falle der vorliegenden Ausführungsbeispiele ist der Durchmesser d2 der zweiten Gaslippe 12 nur geringfügig kleiner als der Durchmesser D des Ventilschafts 10.
Um z.B. die Reibung zwischen der Ventilschaftdichtungen Ia, Ib und dem Ventilschaft 10 zu verringern, ist der Durchmesser d3 der ersten Gaslippe 11 wenigstens 0,1mm kleiner als der Durchmesser d2 der zweiten Gaslippe 12.
Die erste Gaslippe 11 soll Druck aus dem Teilbereich 9 der Ventilschaftdichtungen Ia, Ib gegen die primäre Öllippe 5 abdichten und sollte deshalb eine relativ hohe Verpressung gegen den Ventilschaft 10 aufweisen. Die zweiten Gaslippe 12 braucht dagegen keinen Druck aufzunehmen und kann demnach mit einer relativ geringen Kontaktpressung gegenüber dem Ventilschaft 10 ausgeführt werden.
Zwischen der erste Gaslippe 11 und der zweiten Gaslippe 12 bildet sich demnach eine Schmiertasche, d.h. die Kammer 13, in der sich Öl zur Verbesserung der Lebensdauer der Ventilschaftdichtungen Ia, Ib und der Verringerung der Reibung sammeln kann. Das gesammelte Öl in der Schmiertasche wird durch die Hubbewe- gung des Ventils im Motorbetrieb permanent ausgetauscht, so dass eine zuverlässige Dauerschmierung ohne thermische oder mechanische Überlastung des Öls sichergestellt ist. Die primäre Öllippe 5 ist durch die erste Gaslippe 1 1 im Wesentlichen vollständig vom Wechseldruck in den Kanälen des Verbrennungsmotors entkoppelt. Die Öllippe 5 kann demnach auch reibungsverbessert mit relativ geringem, idealisierter Weise mit minimaler Kontaktpressung auf eine verlängerte Lebensdauer ausgelegt werden.
Bezugszeichenliste
Ia, Ib Ventilschaftdichtung
2 Versteifungsträgerring
3 Dichtkörper
4 Schraubenfeder
5 Öllippe
6 Schenkel
7 druckstabiler Bereich
8, 9 Teilbereich
10 Ventilschaft
11, 12 Gaslippe
13 Kammer
a Abstand dl-d4, D Durchmesser