DE102013006552B4 - Rotary valve assembly - Google Patents
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Abstract
Drehventilanordnung in einem Zylinderkopf (1), der über mindestens einen Ein- und Auslasskanal (2, 3) aus einem Arbeitsraum mit Zylinderachse (7) verfügt, wobei der Ein- und Auslasskanal (2, 3) durch mindestens eine Durchtrittsöffnung in einem Drehventilkopf (5) eines Drehventils (4) geöffnet ansonsten durch den Drehventilkopf (5) verschlossen werden, das Drehventil (4) mit seinem Drehventilschaft (6) fluchtend oder geneigt zur Zylinderachse (7) des Arbeitsraumes in einer gegenüber dem Arbeitsraum abgedichteten Ausnehmung (8) des Zylinderkopfes (1) angeordnet ist, der Drehventilschaft (6) mit einem Antrieb (9) für das Drehventil (4) verbunden ist, der Drehventilschaft (6) im Zylinderkopf (1) durch Lager (11, 12) abgestützt ist, der Drehventilschaft (6) im Zylinderkopf (1) verschiebbar angeordnet ist und der Drehventilschaft (6) im Schaftendbereich mit einer Feder (13) gekoppelt ist, die den Drehventilkopf (5) gegen eine Auflagefläche (19) des Zylinderkopfes (1) presst, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinderkopf (1) Ausnehmungen zur Bildung von Räumen (16, 17) vorhanden sind, wobei deren eine Wand durch den Drehventilkopf (5) und/oder durch eine mit dem Drehventilschaft (6) gekoppelte Scheibe (12.2) gebildet ist, so dass diese Wand gegenüber den anderen Wänden der durch die Ausnehmungen im Zylinderkopf (1) gebildeten Räume (16, 17) zusammen mit dem Drehventil (4) verschiebbar ist und die Räume (16, 17) über Durchlässe (15) und/oder Strömungskanäle (18) mit dem Arbeitsraum verbunden sind zum Aufbau einer Gegenkraft zu der durch die Gase im Arbeitsraum auf das Drehventil (4) ausgeübten Kraft.Rotary valve arrangement in a cylinder head (1), which has at least one inlet and outlet channel (2, 3) from a working space with cylinder axis (7), wherein the inlet and outlet channel (2, 3) through at least one passage opening in a rotary valve head ( 5) of a rotary valve (4) open otherwise by the rotary valve head (5) are closed, the rotary valve (4) with its rotary valve stem (6) aligned or inclined to the cylinder axis (7) of the working space in a sealed relative to the working space recess (8) Cylinder head (1) is arranged, the rotary valve stem (6) is connected to a drive (9) for the rotary valve (4), the rotary valve stem (6) in the cylinder head (1) by bearings (11, 12) is supported, the rotary valve stem ( 6) is slidably disposed in the cylinder head (1) and the rotary valve stem (6) is coupled in the shank end region with a spring (13) which presses the rotary valve head (5) against a bearing surface (19) of the cylinder head (1) in that recesses for forming spaces (16, 17) are present in the cylinder head (1), one wall of which being formed by the rotary valve head (5) and / or by a disk (12.2) coupled to the rotary valve shaft (6), so that this wall is displaceable relative to the other walls of the spaces (16, 17) formed by the recesses in the cylinder head (1) together with the rotary valve (4) and the spaces (16, 17) via passages (15) and / or flow channels (18) are connected to the working space for establishing a counterforce to the force exerted by the gases in the working space on the rotary valve (4).
Description
Die Erfindung betrifft eine Drehventilanordnung insbesondere als Ein- und Auslassventil bei Verbrennungsmotoren mit hoher Verdichtung.The invention relates to a rotary valve arrangement, in particular as an inlet and outlet valve in internal combustion engines with high compression.
Drehventilanordnungen bei Verbrennungsmotoren sind bekannt.Rotary valve arrangements in internal combustion engines are known.
Dabei werden Drehventile mit einer Drehachse senkrecht zur Zylinderachse des Hubkolbens (
Sowohl bei den einseitig gelagerten schräg angeordneten Drehventilen (
Mit dieser Problematik beschäftigen sich bereits die beiden genannten GB-Patentschriften. Bei der
Um zu verhindern, dass die Reibung zwischen dem Drehventilkopf und dem konischen Hülsenteil bei der Verbrennung eine Größe erreicht, die die Drehbarkeit infragestellt, stützt sich das Drehventilschaftende auf einer Kugel ab, die so einstellbar ist, dass zwischen dem konischen Hülsenteil und dem Drehventilkopf ein geringer Spalt besteht. Problematisch ist hier die Einstellung der Kugel, denn bei montiertem Motor ist der Ventilsitz nicht einsehbar und damit die Spaltgröße nicht messbar. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Belastung durch eine Kugel aufgenommen werden muss, die auf der einen Seite vom sich drehenden Drehventilschaft belastet wird und auf der anderen Seite durch einen feststehenden Schraubenschaft, über den die Spalteinstellung vorgenommen wird.In order to prevent the friction between the rotary valve head and the conical sleeve part from reaching a size which prevents rotation, the rotary valve stem end is supported on a ball which is adjustable so that there is less between the conical sleeve part and the rotary valve head Gap exists. The problem here is the setting of the ball, because with mounted motor, the valve seat is not visible and thus the gap size is not measurable. Another disadvantage is that the load must be absorbed by a ball which is loaded on one side of the rotating rotary valve stem and on the other side by a fixed screw shank over which the gap adjustment is made.
Bei der
Als weiteren Stand der Technik offenbaren die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abstützung und Abdichtung des Drehventilkopfes eines Drehventils mit einer geneigt oder fluchtend zur Zylinderachse des Arbeitsraumes angeordneten Drehachse gegenüber einem Zylinderkopf vorzuschlagen, die dessen Drehbarkeit auch bei hohen Belastungen gewährleisten, ohne dass diese Belastung durch sich drehende Wälzlager oder Kugeln aufgenommen werden muss.The object of the invention is to propose a support and sealing of the rotary valve head of a rotary valve with a tilted or aligned to the cylinder axis of the working space arranged rotation axis relative to a cylinder head, which ensure its rotation even at high loads, without this burden absorbed by rotating bearings or balls must become.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the features of
Erfindungsgemäß wird für die Drehventilanordnung in einem Zylinderkopf, der über mindestens einen Ein- und Auslasskanal aus einem Arbeitsraum mit einer Zylinderachse verfügt, wobei der Ein- und Auslasskanal durch mindestens eine Durchtrittsöffnung in einem Drehventilkopf eines Drehventils jeweils geöffnet ansonsten durch den Drehventilkopf verschlossen werden, das Drehventil mit seinem Drehventilschaft fluchtend oder geneigt zur Zylinderachse des Arbeitsraumes in einer gegenüber dem Arbeitsraum abgedichteten Ausnehmung des Zylinderkopfes angeordnet ist, der Drehventilschaft mit einem Antrieb für das Drehventils verbunden ist, der Drehventilschaft im Zylinderkopf durch Lager abgestützt ist, der Drehventilschaft im Zylinderkopf verschiebbar angeordnet ist und der Drehventilschaft im Schaftendbereich mit einer Feder gekoppelt ist, die den Drehventilkopf gegen eine Auflagefläche des Zylinderkopfes presst, vorgeschlagen, dass im Zylinderkopf Ausnehmungen zur Bildung von Räumen vorhanden sind, wobei deren eine Wand durch den Drehventilkopf und/oder durch eine mit dem Drehventilschaft gekoppelte Scheibe gebildet ist, so dass diese Wand gegenüber den anderen Wänden der durch die Ausnehmungen im Zylinderkopf gebildeten Räume zusammen mit dem Drehventil verschiebbar ist und die Räume über Durchlässe und/oder Strömungskanäle mit dem Arbeitsraum verbunden sind zum Aufbau einer Gegenkraft zu der durch die Gase im Arbeitsraum auf das Drehventil ausgeübten Kraft.According to the invention, the rotary valve arrangement in a cylinder head, which has at least one inlet and outlet channel from a working space with a cylinder axis, wherein the inlet and outlet channel are respectively opened by at least one passage opening in a rotary valve head of a rotary valve otherwise closed by the rotary valve head, the Rotary valve is arranged with its rotary valve stem aligned or inclined to the cylinder axis of the working space in a sealed relative to the working space recess of the cylinder head, the rotary valve stem is connected to a drive for the rotary valve, the rotary valve stem is supported in the cylinder head by bearings, the rotary valve stem is slidably disposed in the cylinder head and the rotary valve stem is coupled in the shank end region with a spring, which the rotary valve head against a bearing surface of the Cylinder head presses, proposed that recesses are provided in the cylinder head to form spaces, wherein one wall is formed by the rotary valve head and / or by a coupled with the rotary valve stem, so that this wall opposite to the other walls through the recesses in the cylinder head formed spaces is displaced together with the rotary valve and the rooms are connected via passages and / or flow channels with the working space to build up a counterforce to the force exerted by the gases in the working space on the rotary valve force.
Auf diese Weise wird grundsätzlich erreicht, dass trotz hoher Drehventilbelastung mit Drücken von 5000 kPa und mehr die Drehbarkeit des Drehventils gewährleistet ist. Durch eine flächenmäßige Anpassung der die Gegenkraft realisierenden Flächen an die Arbeitsbelastungen im Arbeitsraum lässt sich die Reibungsbelastung und die Lagerbelastung auf ein Minimum reduzieren.In this way, it is basically achieved that despite high rotary valve load with pressures of 5000 kPa and more, the rotation of the rotary valve is guaranteed. By an areal adaptation of the counterforce realizing surfaces to the workloads in the workspace, the friction load and the bearing load can be reduced to a minimum.
Als Drehventilkopf wird bevorzugt ein topfförmiger mit einem Boden und mit einem konisch nach außen weisenden Mantel mit seiner Öffnung weg vom Zylinderkopf gerichtet eigesetzt, wobei in dem Mantel die mindestens eine Durchtrittsöffnung zum Ein- und Auslasskanal angeordnet ist und der Boden des topfförmigen Drehventilkopfes sowie mindestens Teile der Mantelfläche jeweils außen in Richtung der Auflagefläche des Zylinderkopfes weisen.As a rotary valve head is preferably a cup-shaped with a bottom and with a conically outwardly facing jacket with its opening away from the cylinder head Eigesetzt, wherein in the shell, the at least one passage opening to the inlet and outlet channel is arranged and the bottom of the cup-shaped rotary valve head and at least parts have the lateral surface in each case outside in the direction of the bearing surface of the cylinder head.
Bevorzugt finden zwei Formen von Räumen zur Ausbildung der Gegenkraft Anwendung, wobei diese bevorzugt miteinander kombiniert werden.Preferably, two forms of spaces are used to form the opposing force, which are preferably combined with each other.
Bei einer ersten Ausführung ist in der Ausnehmung des Zylinderkopfes eine Halteplatte, die den Querschnitt der Ausnehmung flächig ausfüllt, fest angeordnet, wobei die Halteplatte eine Durchgangsbohrung für den Drehventilschaft aufweist. Die Lager sind beidseitig der Halteplatte angeordnet, wobei das drehventilkopfseitige Lager ein Axialrillenlager ist, dessen eine Scheibe mit dem Drehventilschaft verbunden ist und dessen andere Scheibe beabstandet von der Halteplatte und gegenüber dieser verschiebbar unter Bildung eines Raumes angeordnet ist und dieser Raum über mindestens einen Strömungskanal im Zylinderkopf und Durchlässe im Boden des Drehventilkopfes mit dem Arbeitsraum verbunden ist.In a first embodiment, in the recess of the cylinder head, a holding plate, which fills the cross-section of the recess surface, fixed, wherein the holding plate has a through hole for the rotary valve stem. The bearings are arranged on both sides of the retaining plate, wherein the rotary valve head side bearing is a thrust bearing, one disc is connected to the rotary valve stem and the other disc spaced from the holding plate and against this slidably arranged to form a space and this space via at least one flow channel in Cylinder head and passages in the bottom of the rotary valve head is connected to the working space.
Bei der zweiten Ausführung weist die Auflagefläche des Zylinderkopfes für den Drehventilkopf die Ausnehmungen auf, die mit dem Drehventilkopf mindestens den Raum bilden und der Boden des Drehventilkopfes über Durchtrittsöffnungen in diesen mindestens einen Raum verfügt.In the second embodiment, the bearing surface of the cylinder head for the rotary valve head on the recesses, which form at least the space with the rotary valve head and the bottom of the rotary valve head has through openings in these at least one room.
Bei der Kombination dieser beiden Ausführungen ist bei einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass der durch Ausnehmungen in der Auflagefläche des Zylinderkopfes und dem Drehventilkopf gebildete mindestens eine Raum über mindestens einen Strömungskanal mit dem Raum der ersten Ausführung verbunden ist.In the combination of these two embodiments, it is provided in a preferred embodiment that the at least one space formed by recesses in the bearing surface of the cylinder head and the rotary valve head is connected to the space of the first embodiment via at least one flow channel.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained with reference to the drawings. Show it:
Die in den
Dargestellt ist eine Drehventilanordnung in einem Zylinderkopf
Der Drehventilkopf
Der Drehventilschaft
Zur Bildung des Raumes
Die Lager
Der Raum
Für den Raum
Weiter wird gezeigt, dass die Halteplatte
Bei der dargestellten Ausführung ist vorgesehen, dass der Raum
F16 + F17 > Fmax
F16 + F17 – Fmax = Fx wobei F13 > Fx.In the illustrated embodiment, it is provided that the
F 16 + F 17 > F max
F 16 + F 17 - F max = F x where F 13 > F x .
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Zylinderkopfcylinder head
- 22
- Einlasskanalinlet channel
- 33
- Auslasskanalexhaust port
- 44
- Drehventilrotary valve
- 55
- DrehventilkopfRotary valve head
- 66
- DrehventilschaftRotary valve stem
- 77
- Zylinderachse des ArbeitsraumesCylinder axis of the working space
- 88th
- Ausnehmung des ZylinderkopfesRecess of the cylinder head
- 99
- Antrieb des DrehventilsDrive of the rotary valve
- 1010
- HalteplatteRetaining plate
- 1111
- Lager des Drehventils schaftendseitigBearing of the rotary valve end of the shaft
- 1212
- Lager des Drehventils kopfseitigBearing of the rotary valve on the head side
- 12.112.1
-
Scheibe des Lagers
12 Slice of thewarehouse 12 - 12.212.2
-
Scheibe des Lagers
12 Slice of thewarehouse 12 - 1313
- Federfeather
- 1414
- Stiftepencils
- 1515
- Durchlasspassage
- 1616
- Raumroom
- 1717
- Raumroom
- 1818
- Strömungskanalflow channel
- 1919
- Auflagefläche des Drehventils am ZylinderkopfSupport surface of the rotary valve on the cylinder head
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DE201310006552 DE102013006552B4 (en) | 2013-04-09 | 2013-04-09 | Rotary valve assembly |
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- 2013-04-09 DE DE201310006552 patent/DE102013006552B4/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |