CS233755B1 - Desrnodromické ústrojí pro ventilový rozvod - Google Patents

Abstract

Desrnodromické ústrojí pro ventilový rozvod spalovacích motorů, které vylučuje použití ventilových pružin. Ustrojí spočívá na využití vlastnosti elipsy, vyjádřenou poučkou podle které je geometrickým místem bodů, z nichž lze vésti navzájem kolmé tečny k elipse, soustředná kružnice o poloměru rovném druhé odmocnině ze součtu čtverců poloos. Konstrukční uspořádání spočívá v obrácení principu tak, že eliptická vačka se p otáčí na místě a ramena svírající pravý úhel kývají kolem pevného čepu, jehož vzdálenost od středu otáčení eliptické večky se rovná druhé odmocnině ze součtu čtverců poloos.

Description

Předmětem vynálezu je desmodromické ústrojí pro ventilový rozvod spalovacích motorů s vačkovým hřídelem uloženým v hlavě motoru.

U spalovacích motorů musí ventilové ústrojí jednak překonávat setrvačné síly při uvádění ventilů do pohybu a pak současně stlačovat pružinu, v níž akumulovaná energie je potřebná pro zpětný pohyb ventilů e jejich přilehnutí do sedel, přičemž hmota pružiny a opěrné misky svým podílem zvyěuje celkovou hmotnost kmitajících součástí a výsledné namáhání vačkového hřídele se projeví zvýěeným kroutícím momentem přenáěeným pohonem od zalomeného hřídele motoru.

U rychloběžných motorů sportovních a závodních vozidel se tato skutečnost obzvláště nepříznivě projevuje, nebol je zapotřebí velmi silných ventilových pružin, aby stsčily k vyvození zrychlujících sil daných rozvodovým ústrojím v oblasti negativních hodnot.

Při použití šroubových pružin, které jsou výhodné z hlediska snědného zabudování v hlavě motoru, je nutno volit vždy vysoké namáhání materiálu těsně k hranici bezpečného provozu, eby nadměrně nezvyšovaly hmotu kmitajících součástí rozvodu. Vlásenkové pružiny nejsou vhodné pro obtížné zabudování v hlevě motoru. Porucha pružiny může znamenat hevarii motoru nerazí-li píst ve své horní úvrati na ventil, který pronikl hlouběji do spalovacího prostoru motoru.

Tyto nevýhody, jeko zvýšené pasivní odpory pro pohon rozvodu, vysoké nároky na provedení šroubových pružin s bezpečným provozem s přihlédnutím ke zvýšenému namáhání únavou, se nevyskytují u desmodromických ventilových rozvodů, u kterých otevírání a zavírání ventilů se děje nuceně s ústrojím s tvarovým stykem při přenosu pohybu z vačkového hřídele ne ventil. U nich lze připustit i vyšší hodnoty zrychlení vyvolaných zvýšenými otáčkami motoru a kromě toho vykazují značně snížené pasivní odpory, což přijde k dobru výstupnímu výkonu motoru.

Bylo již navrženo mnoho úspěšných desmodromických ústrojí pro pohon ventilových rozvodů, u nichž se děje otevírání a zavírání ventilů využitím tvarového styku. Provedení těchto ústrojí vykazuje dvě vačky pro otevírání a zavírání ventilu, přičemž jsou na společném hřídeli, nebo na dvou oddělených hřídelích, což je v zájmu seřízení jejich funkce. Přitom zpravidla jedna vačka působí přímo na dřík ventilu a druhá prostřednictvím vahadla.

Tato provedení rozvodových ústrojí jsou složité konstrukce, velmi hmotná a objemná a těžko zabudovatelná do hlavy motoru a přitom vyžadují vysokou výrobní přesnost k zajištění provozu s minimálními vůlemi v rozvodu. Kromě toho některá provedení nezajišlují těsné držení ventilu v sedle v klidové poloze vačky, čímž se nesplňuje požadavek dobrého převodu tepla z ventilového talíře do sedla a tím jeho chlazení, a dále i pevné dosednutí, eby bylo zabráněno oddálení ventilového talíře ze sedlá u výfukového ventilu sacím účinkem pístu při jeho sacím zdvihu.

Naproti tomu desmodromické ústrojí pro ovládání ventilového rozvodu spalovacích motorů nového provedení vykazuje jednoduchost s malým počtem součástí jednoduchých tvarů, vyrobitelnýh s přesností jaká je obvyklá u pružinových rozvodů, čehož je docíleno uspořádáním ústrojí podle vynálezu, které využívá vlastnosti elipsy, která je vyjádřena poučkou podle které je geometrickým místem, z nichž lze vésti navzájem kolmé tečny k elipse, soustředná kružnice o poloměru rovném druhé odmocnině ze součtu čtverců poloos (r = ( e² + b²), přičemž ústrojí se vyznačuje rozvidleným vahadlem se smykovými plochami svírajícími pravý úhel, přičemž jedno rameno vahadla s rovinnou kluznou plochou směřující do osy otáčení vahadla je ve styku s jedním válcovým kotoučem dvojité vačky a druhé rameno vahadla^ rovněž s rovinnou smykovou plochou směřující také do osy otáčení vahadla, je ve styku s druhým válcovým kotoučem vačky, přičemž jeden kotouč o menším průměru než H.S1/ fŠ (ev. rovném) je opatřen výstupkem eliptického zakřivení v oblasti velké poloosy a druhý kotouč o větším poloměru než R.S1/ l[~2 (ev. rovném) je opatřen prohlubní eliptického zakřivení v oblasti malé poloosy a přitom průměry obou kotoučů musí být v takovém vzájemném vztahu, aby ramena, vahadla, která jsou na sebe kolmá, byla s nimi v trvalém styku, á dále k vahadlu je připojeno třetí rameno, jež je ve styku s hlavicí dříku ventilu.

Přitom Z8 účelem získání potřebného úhlu otevření ventilů během pracovního cyklu motoru je velká poloosa elipsy odkloněna od úsečky, vymezené středem otáčení elipsy a středem kmitání vahadla, o úhel větší než 90°. Přitom je výhodné, aby rozvidlené vahadlo bylo složeno ze dvou samostatných ramen připojených ke společnému pouzdru otočně uloženého na pevném čepu. K pouzdru je též připojeno rameno pro ovládání dříku ventilu a to tak, že je stavitelné vzhledem k vahadlu a pak fixováno k pouzdru, např. stažením rozříznutého náboje šroubem.

Přitom ze účelem usnadnění výroby rozvidleného vahadla může být jedno z jeho ramen stavitelné připojeno ke společnému pouzdru obdobným způsobem jako rBmeno pro ovládání dříku ventilu. Další význak desmodromického ústrojí se týká provedení horního konce ventilu, u něhož je na dřík ventilu nasazeno pouzdro pevně svírající kuželový klínek zapadající do obvodové drážky dříku tím, že do pouzdra je zašroubována hlavice, která je opatřena obvodovou drážkou, o jejíž boční stěny se opírá ovládací rozvidlené rameno a přitom je mezi válcově zakřiveným koncem ramena a boční plochou drážky hlavice dříku vložena plochá, na ohyb namahaná, pružina shodně tvarovaná jako rozvidlený konec ramena, přičemž pružina je pevně připojena k ramenu poblíž jeho náboje, prostřednictvím nýtků.

Příklad provedení desmodromického ústrojí pro ovládání ventilů spalovacího motoru s rozvodem podle vynálezu je v následujícím popsán ve spojení s výkresem, na kterém značí obr. 1 elipsu s charakteristickou vlastností, jež je podkladem pro vytvoření předmětného ústrojí, obr. 2 elipsu s odkloněnou hlavní osou, obr. 3 pohled zpředu na realizované ústrojí, obr. 4 částečný řez a pohled shore podle Čáry IV-IV z obr. 3 a obr. 5 řez horním koncem dříku ventilu podle čáry V-V z obr. 3.

Pro aplikaci vlastnosti elipsy na uspořádání desmodromického ústrojí je provedena inverze činnosti a to tak, že elipsa χ, se otáčí kolem nehybného středu S a průsečík R vzájemně kolmých tečen t, a tg vytváří nehybný střed, kolem něhož kmitá dvojice tečen.

Při poloze velké osy a, kolmé~na spojnici RS tečny tj a tg k elipse vymezují plochu /'o 2 a + b., přičemž a a b jsou poloosy, a to v rozmezí krajních elips pro něž je v jednom případě velká osa rovna 2 RS a malá osa rovna nule a druhý případ je opačný, přičemž elipsa při přechodu výměny os se stává kružnicí k o poloměru rovném RS. . 1/ Tečna tj má bod dotyku A^ s elipskou a s kružnicí k bod B].

Tečna tg se stýká s elipsou £, v bodě A-j. Při otáčení ve směru hod. ručiček přejde elipsa do polohy Sg, při níž tečna zaujme polohu t,s maximálním odklonem o úhel alfa. Přitom tečne tg zaujme polohu Fři natočení elipsy do polohy při níž velká osa prochází bodem R, vrátí se obě tečny do výchozí polohy, čímž byl ukončen dvojkmit a při dalším otáčení elipsy e,^ , která nyní přechází v kružni-ci k zůstávají tečny v klidu. Otočením o 360° z počáteční polohy pochod se opakuje, využita je jen polovina obrysu elipsy mezi body A, , Ag a A-j.

Kinematické uspořádání vyznačené na obr. 2 je shodné s uspořádáním za obr. 1 s tím rozdílem, že velká osa a. je odkloněna od spojnice RS o úhel beta, který je větší než 90°. Přitom tečna Jtj sleduje kružnici k^ o poloměru menším než RS . 1/ pokud nepřijde k uplatnění obrys elipsy v oblasti velké poloosy mezi body 1.82; naproti tomu tečna tg sleduje kružnici kg o poloměru větším než RS . 1/ /2, pokud nepřijde do styku s obrysem elipsy v oblasti malé poloosy mezi body 2 a J.. Elipsa v poloze eg určuje maximální odklon tečny jt, do polohy jt,' při úhlu alfa, který je větší než v předešlém přlpsdS. Zaujme-li elipsa při dalším pootočení polohu £₃ pak přejde tečna ,t, do. styku s kružnicí jg, a tečna 2g ⁸ kružnicí kg. Dvojice tečen t,, a ^^{ude v} klidu během natočení elipsy o úhel gama a dvojkmit tečen je tudíž uskutečněn bšhem natočení elipsy o úhel 360° méně gema.

Na obr. 3 je rameno 2 rozvidleného vahadla j. sleduje při otáčení dvojitá vačky ve směru hod. ručiček obrys kotouče 2 ⁸ výstupkem S' a rameňo 2 sleduje obrys kotouče £ s prohlubní 6 Náboje X a 8 ramen 2 ⁸ 2 (obr. 4) jsou pevně připojena k válcovému pouzdru 2 koliky 1 0. Pouzdro j> je otočně uloženo na pevném Čepu 11. K pouzdru 2 ja pevně, ale stavitelně připojeno rameno 12. a to stažením rozříznutého náboje 13 šroubem 14. Rozvidlený konec 15 ramena 12 zapadá do drážky 17 hlavice 16 dříku 2®, ventilu.

Kruhově zaoblený rozvidlený konec 1 5 ramena 12 dosedá na čelní plochy drážky 17 hlavice 16 a to tak, že spodní zaoblená plocha rozvidleného konce 1 5 dosedá přímo ne čelní plochu 19 hlavice 16 a zaoblená horní plocha konce 1 5 ramena 12 dosedá na čelní plochu 20 drážky 17 prostřednictvím ploché pružily 21 připevněné nýty 22 k řemenu 12. Předepnutá pružina 21 tlačí ventilový tslíř do sedla, přičemž mezi zaobleným koncem 22 ramena 12 a čelní plochou 20 drážky 17 je vůle, která je nutná pro vymezení tepelných dilatací ústrojí a jeho uložení.

Hlavice 16 je zašroubována do pouzdra 22 s vnitřní kuželovou plochou, na kterou dosedá kuželový klínek 23. zapadající do obvodové drážky 24 provedené ve dříku 18. Spojením hlavice 16 s pouzdrem 22 ee zajistí pevné spojení hlavice 16 s dříkem 18 ventilu. Hlavice 16 je vedena na dříku 18 jeho osazenou částí 25.

Při montáži ústrojí se postupuje tak, že při klidové poloze vahadle 2, při níž se ramena £ a χ dotýkají kotoučů £ a 6. dvojité vačky £, se zvedne ovládací rameno 12 ne tolik, aby -mezi zaobleným koncem 15 ramene 12 a listovou plochou pružinou 21 byla dosažena- určitá minimální vůle.

V zájmu usnadnění výroby může být i remeno 2 rozvidleného vehedle 2. stavitelně připojeno k pouzdru 2 obdobným způsobem jeko ovládací rameno 12. přičemž remeno 2» pevně spojené s pouzdrem 2i ⁸⁶ nachází mezi rameny 3 a 12.

Pokud jde o volbu parametrů elipsy vhodné pro desmodromické ústrojí nabízí se konstrukce elipsy, u níž excentricite je rovna délce malé poloosy, tekže délka velké poloosy je rovna b./2. Teto elipsa skýtá největší vzdálenost vrcholu velké poloosy od osy otáčení vahadle, jež je pak nutná pro umístění náboje vahadla £.

Desmodromické ústrojí pro ventilový rozvod podle vynálezu je jednoduchého provedení, snedno vyrobitelná při použití běžné technologie a přitom jeho uspořádání umožňuje natáčení ventilů během chodu motoru a rovněž zejiěluje pevné dosednutí talíře ventilů do sedle.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Desmodromické ústrojí pro ventilový rozvod spalovacích motorů s vačkovým hřídelem uloženým v hlavě motoru, využívající vlastnost elipsy, vyjádřenou poučkou podle které je geometrickým místem bodů, z nichž lze věsti navzájem kolmé tečny k elipse, soustředná kružnice s elipsou o poloměru rovném druhé odmocnině ze součtu čtverců poloos (r = ís^ + b^z), vyznačené tím, že má rozviďlené vahadlo (1) se.smykovými plochami svírajícími pravý úhel, přičemž jedno rameno (2), s rovinnou kluznou plochou směřující do osy otáčení vahadla (1), je ve styku s jedním válcovým kotoučem (5) dvojité vačky (4) a druhé rameno (3), rovněž s rovinnou kluznou plochou směřující do osy otáčení- vahadla (1), je ve styku s druhým válcovým kotoučem (6) vačky (4), přičemž jeden kotouč (5) o tnenSím průměru než RS . 1/ ji je opatřen výstupkem (5') eliptického zakřivení v oblasti velké poloosy a druhý kotouč (6) o větěím průměru než RS.1/ {i je opatřen prohlubni (6') eliptického zakřivení v oblasti malé poloosy, přitom průměry obou kotoučů (5 a 6) musí být v takovém vzájemném vztahu, aby ramena (2 a 3), vahadla (1), které jsou na sebe kolmá, byla s nimi v trvalém styku, a dále k nábojům (7 a 8), vahadla (1) je připojeno třetí rameno (12), které je ve styku s hlavicí (16) dříku (18) ventilů.
2. 2. Desmodromické ústrojí podle nároku 1, vyznačené tím, že velká osa (a) elipsy (e,) je odkloněna od úsečky, vymezené středem otáčení elipsy (e,) a středem (R) kmitání dvojic tečen (t,, tg), o úhel větěí než 90°.
3. 3. Desmodromické ústrojí podle bodu 1, vyznačené tím, že rozvidlené vahadlo (1) sestává ze dvou samostatných ramen (2, 3) pevně připojených k pouzdru (9) otočně uložené na pevném čepu (11), přičemž k pouzdru (9) je též připojeno rameno (12), které je ve styku s hlavicí (16) dříku (18) ventilu. <
4. 4. Desmodromické ústrojí podle nároků 1 a 3, vyznačené tím, že rameno (12) pro ovládání dříku (18) je stavitelně připojeno k pouzdru (9) vahadla (1) a k němu fixováno, stažením rozříznutého náboje (13) Šroubem (14).
5. 5. Desmodromické ústrojí podle nároků 1 a 3, vyznačené tím, že jedno rameno (3) je stavitelně připojeno k pouzdru (9) vahadla (1), stažením rozříznutého náboje (8) šroubem (14).
6. 6. Desmodromické ústrojí podle nároku 1, vyznačené tím, že na dřík (18) ventilu je nasazeno pouzdro (22) pevně svírající kuželový klínek (23) zapadající do obvodové drážky (24) dříku (18) tím, že do pouzdra (22) je zašroubována hlavice (16) s obvodovou drážkou (17), která vytváří opěrné plochy pro ovládáoí rozvidlené rameno (12).
7. 7. Desmodromické ústroji bodů 1 a 6, vyznačené tím, že je mezi válcově zaoblený rozvidlený konec (15) ramene (12) a opěrnou plochou (20) hlavice (16) vložena plochá, na ohyb namáhaná, pružina (21) shodně tvarovaná jako rozvidlený konec (15) ramena (12), přičemž pružina (21) je připojena k ramenu (12) prostřednictvím nýtků (22).