DE2061481A1

DE2061481A1 - Valve actuation mechanism for a machine with a periodically actuated poppet valve

Info

Publication number: DE2061481A1
Application number: DE19702061481
Authority: DE
Inventors: Thomas Jeffrey Moreland Hills Ohio Lester (V St A )
Original assignee: Lester Industries, Ine , Bedford Heights, Ohio (V St A )
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-12-14
Publication date: 1971-07-01
Also published as: US3572299A; GB1325480A; CA919047A

Description

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Lester Industries Inc.
Bedford Heights (Ohio, USA)Lester Industries Inc.
Bedford Heights (Ohio, USA)

Ventilbetätigungsmechanismus für eine Maschine mit einem periodisch betätigten TellerventilValve actuation mechanism for a machine with a periodically actuated poppet valve

Verschiedene technische Fortschritte in der Konstruktion und Metallurgie haben dazu geführt, daß Verbrennungsmotoren mit immer höheren Drehzahlen arbeiten können. Die mit nicht zu hohem Aufwand erzielbaren Drehzahlen sind jedoch dadurch begrenzt, daß für diesen Zweck keine zuverlässigen Ventilmechanismen vorhanden sind.Various technical advances in construction and metallurgy have enabled internal combustion engines to operate at ever higher speeds. The one with not too The speeds that can be achieved with great effort are limited, however, that no reliable valve mechanisms exist for this purpose are.

In den meisten Kraftfahrzeugmotoren kann sich das Ventil gegen die Wirkung der Ventilfeder weiter einwärts in den Zylinder bewegen, als es für den Hub des Kipphebels oder der Nocke erforderlich ist. V/enn der Ventilmechanismus genügend kinetische Energie aufgenommen hat, kann das Ventil zu weit in den Zylinder eintreten. Dies kommt auch tatsächlich häufig vor. In einem Motor mit einem üblichen Mechanismus, in dem das Ventil gegen die Wirkung einer Ventilschließfeder zwangsschlüssig geöffnet wird, ist eine obere Begrenzung für die Drehzahl dadurch gegeben, daß bei höheren Drehzahlen das Ventil nicht mehr genau gesteuert wird und während unerwünschter Zeitabschnitte des Arbeitsspiels des Kolbens offenbleibt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Ventilfeder, die trachtet, das Ventil während seiner Rückkehr zu seinem Sitz im Angriff an dem Kipphebel oder einem anderen Nockenanschlag zu halten, das Beharrungsvermögen des Ventilmechanismus nichtIn most automotive engines, the valve can move further inward into the cylinder against the action of the valve spring move as required for the lift of the rocker arm or cam is. If the valve mechanism has absorbed enough kinetic energy, the valve can go too far into the cylinder enter. Indeed, this happens frequently. In an engine with a usual mechanism in which the valve counteracts the action a valve closing spring is positively opened, an upper limit for the speed is given by the fact that at higher speeds the valve is no longer precisely controlled and during undesired periods of the working cycle of the piston remains open. This is due to the fact that the valve spring that seeks to open the valve during its return to his Seat in attack on the rocker arm or other cam stop to keep the inertia of the valve mechanism not

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mehr überwinden kann. Dieser Zustand wird allgemein als "-!Fliegen des Ventils" bezeichnet und kann zum Zusammenstoß zwischen dem Yentilkopf und dem Kolben führen. Durch einen starken Zusammenstoß zwischen dem Ventil und dem Kolben kann der Ventilkopf von dem Schaft getrennt werden, so daß der Motor zerstört wird. Eine' starke Reibung oder ein Steckenbleiben des Ventilschafts in seiner Führung kann ebenfalls zum Verbiegen oder Bruch des Ventils führen. Schließlich kann das Ventil durch die kombinierte Wirkung eines durch Reibung verzögerten Schließvorganges und einer hohen Drehzahl beschädigt werden. Eine weitere Gefahr, die durch eine hohe Motordrehzahl noch erhöht wird, ist der Bruch der Ventilfeder. Da ein Federbruch zu einem Verlust der Rückstell- oder Schließkraft führt, ist bei einem kopfgesteuerten Motor ein Zusammenstoß zwischen dem Ventil und dem Kolben fast unvermeidlich.can overcome more. This condition is commonly called "-! Flying of the valve "and can lead to a collision between the valve head and the piston. By a severe collision between the valve and the piston, the valve head can be separated from the stem, so that the engine is destroyed. One' excessive friction or sticking of the valve stem in its Guidance can also cause the valve to bend or break. Finally, the valve can through the combined action a closing process delayed by friction and a high speed can be damaged. Another danger posed by a high engine speed is increased, the breakage of the valve spring. Since a spring break leads to a loss of the return or Closing force leads to a collision in a head-controlled motor almost inevitable between the valve and the piston.

Es sind Desmodromie-Ventilmechanismen bekannt, bei denen die Nooke während des ganzen Arbeitsspiels des Ventils auf dieses wirkt, so daß das übliche Gestänge und die Schließfeder entfallen und ein präziseres Arbeiten des Ventils erzielt wird. Die Verwendung derartiger Mechanismen ist oft jedoch unerwünscht, wenn eine einfache, praktische Alternative zur Verfügung steht, weil die Teile kompliziert und teuer sind, dia Nachteile der Wärmedehnung von Teilen nur mit zusätzlichem baulichem Aufwand vermieden werden können, und weil ein starker Verschleiß auftritt, wenn die Teile mit einer so genauen Passung angeordnet sind, wie dies für einen Betrieb des Motors mit optimalem Wirkungsgrad erforderlich ist.Desmodromic valve mechanisms are known in which the nooke is on during the entire working cycle of the valve this acts so that the usual linkage and the closing spring are omitted and more precise operation of the valve is achieved. However, the use of such mechanisms is often undesirable when a simple, practical alternative is available, because the parts are complicated and expensive, the disadvantages of the thermal expansion of parts only with additional structural effort can be avoided and because excessive wear occurs when the parts are arranged with such an exact fit are as required for the engine to operate at optimum efficiency.

Eine wichtige Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines für ein Tellerventil bestimmten Mechanismus, der bei einfacher Konstruktion eine derartige Steuerung der Ventilstellung ermöglicht, daß die Gefahr eines Fliegens des Ventils weitgehend oder vollständig beseitigt und ein Zusammenstoß zwischen einem Kolben und einem Venbilkopf praktisch verhindert wird.An important object of the invention is therefore to provide a mechanism intended for a poppet valve, the simple construction such a control of Valve position enables the risk of the Valve largely or completely eliminated and a collision between a piston and a Venbilkopf practically prevented will.

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Eine weitere Aufgabe ist eine zwangsschlüssige Begrenzung der Einwärtsbewegung des Ventils in einen Zylinder.Another task is a positive limitation the inward movement of the valve into a cylinder.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, in Mehrzylindermotoren mit üblichen, durch Federkraft geschlossenen Ventilen bei einer Funktionsstörung des Ventilmechanismus an einem Zylinder derart, daß ein funktionsgestörtes Ventil anstatt zu öffnen, geschlossen bleibt, die dadurch verursachte Funktionsstörung des Motors möglichst gering zu halten. Diese Aufgabe ist von besonderer Bedeutung in hochverdichteten Motoren, in denen die Spielräume so klein sind, daß ein Zusammenstoß des Kolbens mit einem zu einem unerwünschten Zeitpunkt offenen Ventil nicht vermieden werden kann.Another object is in multi-cylinder engines with conventional valves that are closed by spring force in the event of a malfunction of the valve mechanism on a cylinder in such a way that a malfunctioning valve remains closed instead of opening, the resulting malfunction of the To keep the motor as low as possible. This task is special Significance in high-compression engines, in which the clearances are so small that a collision of the piston with a valve open at an undesirable point in time cannot be avoided.

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Ventilmechanismus, der keine Schließfedern oder Desmodromic-Anordnungen besitzt und das Ventil während des größten Teils seines Öffnungs- und Schließvorganges zwangsschlüssig steuert und insbesondere das Schließen des Ventils genauer steuert als in Motoren, die Ventile mit Schließfedern aufweisen.It is also an object of the invention to provide a valve mechanism that does not have closing springs or Has desmodromic arrangements and the valve during the largest Part of its opening and closing process positively controls and in particular the closing of the valve more precisely controls than in motors that have valves with closing springs.

Zur Lösung dieser und anderer, aus der vorliegenden Beschreibung hervorgehender Aufgaben schafft die Erfindung einen Mechanismus für ein Tellerventil, das im Betrieb der ventilgesteuerten Maschine durch ein im wesentlichen starres, unelastisches mechanisches Gestänge aus einer geeichten Offenstellung zwangsschlüssig geschlossen und geschlossen gehalten wird, bis der Betrieb des Motors ein öffnen des Ventils erfordert, worauf das Ventil durch elastische Mittel, z.B. eine feder oder einen Druckmitteldruck, in einer genau gesteuerten Weise geöffnet wird.To solve this and others, from the present Description of the future objects, the invention provides a mechanism for a poppet valve, which in operation of the valve-controlled Machine by a substantially rigid, inelastic mechanical linkage from a calibrated open position is positively closed and kept closed until the operation of the engine requires an opening of the valve, whereupon the valve by elastic means, e.g. a spring or a Fluid pressure, is opened in a precisely controlled manner.

Erfindungsgemäß wird in einem Motor, insbesondere einem kopfgesteuerten Verbrennungsmotor, ein Ventil durch eine Ventilsteuernocke und einen Nockenanschlag eines Ventilmechanismus bis auf einen kleinen Teil der Umdrehung der Nocke geschlossen gehalten und während dieses kleinen Teils der Umdrehung der Nooke der übrige Teil des Ventilmechanismus für das ÖffnenAccording to the invention in an engine, in particular a head-controlled internal combustion engine, a valve by a Valve timing cam and a cam stop of a valve mechanism closed except for a small part of the rotation of the cam and during this small part of the rotation of the nooke the remainder of the valve mechanism for opening

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des Ventils freigegeben, worauf das "Ventil durch eine Feder oder ein anderes elastisches Mittel geöffnet wird.of the valve released, whereupon the "valve by a spring or another elastic means is opened.

In einer "bevorzugten Aus führung s form findet die Erfindung Anwendung auf einen Motor oder einen Kompressor oder einen anderen Teil einer Verbrennungsmotoranlage, mit" einer Kammer oder einem Zylinder, die "bzw. der am einen Ende geschlossen, aber mit Steueröffnungen versehen ist, durch die unter Steuerung durch ein oder mehrere Tellerventile Gase hindurchtreten können. Diese Ausführungsform der Erfindung umfaßt (1) eine Hocke mit einer ununterbrochenen Fläche, die eine Drehachse der Nooke umgibt und die zum größeren Teil aus einer Bogenflache besteht, während der kleinere Teil der Fläche nichtkonzentris cn ist und sich von dem einen Ende der Bogenfläche zum anderen erstreckt und dessen Radialabstände von der Nockenachse kleiner sind als der Radius der Bogenfläche; (2) eine Feder oder ein anderes Mittel, das zwischen einem ortsfesten Teil des Motors und dem Schaft des Ventils wirksam ist und das Ventil vom Sitz abzuheben und in seine offene Stellung zu bewegen trachtet; (3) eine Nockenanordnung, z.B. eine Nockenwelle; und (4) einen ständig an der Nockenflache angreifenden Nockenanschlag, z.B. einen Kipphebel oder einen Korbfortsatz des Ventilschafts, wobei die .Bogenflache mit dem Ventil und dem i^ockenanschlag in einer derartigen .Beziehung steht, daß diese Bogenfläche der Schließstellung des Ventils und die nichtkonzentrische Fläche den teilweise oder vollständig geöffneten Stellungen des Ventils entspricht.The invention is in a "preferred embodiment" Application to an engine or a compressor or any other part of an internal combustion engine system, with "a chamber or." a cylinder that "or which is closed at one end, but with Control openings is provided through which gases can pass under control by one or more poppet valves. These Embodiment of the invention comprises (1) a squat with a uninterrupted surface that surrounds an axis of rotation of the nook and the greater part of which consists of an arc surface, during the smaller part of the surface is non-concentric and extends from one end of the arc surface to the other Radial distances from the cam axis are smaller than the radius of the arcuate surface; (2) a pen or other means that between a stationary part of the motor and the stem of the valve is effective and lift the valve from the seat and in seeks to move its open position; (3) a cam assembly such as a camshaft; and (4) one constantly on the cam surface attacking cam stop, e.g. a rocker arm or a basket extension of the valve stem, the .Bogenflache with the valve and the corner stop in such a relationship stands that this arcuate surface of the closed position of the valve and the non-concentric surface partially or completely corresponds to the open positions of the valve.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigtThe subject matter of the invention is described below with reference to the drawing. In this shows

Fig. 1 eine Kopfanordnung in einem Vertikalschnitt in einer Ebene, welche die Achse des Tellerventils enthält und sich quer zu der Achse der Nockenwelle und der Achse des Kipphebels erstreckt.Fig. 1 shows a head arrangement in a vertical section in a plane containing the axis of the poppet valve and extending transversely to the axis of the camshaft and the axis of the rocker arm extends.

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Ji'ig. 2 zeigt ebenfalls in einem Vertikalschnitt eine andere Ausführungsform einer Kopfanordnung, die sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 vor allem durch die Anordnung der Ventilöffnungsfeder und die Ausbildung des Kipphebels unterscheidet.Ji'ig. 2 also shows a vertical section Another embodiment of a head assembly that differs from the embodiment According to Fig. 1 differs mainly by the arrangement of the valve opening spring and the design of the rocker arm.

Fig. 3 zeigt im vertikalschnitt eine weitere Ausführungsform der Kopfanordnung in einer Ebene, welche die Ventilachse enthält und die Achse des Kipphebels und die Achse der Nockenwelle schneidet.Fig. 3 shows in vertical section a further embodiment of the head arrangement in a plane which contains the valve axis and intersects the axis of the rocker arm and the axis of the camshaft.

Fig. 4 und 5 zeigen in einem Vertikal- bzw. Horizontalschnitt eine Kopfanordnung mit einer obenliegenden Nockenanordnung, deren Nockenwelle in einem als JMockenanschlag verwendeten Korbfortsatz des ventilschafts angeordnet ist.Figs. 4 and 5 show in vertical and horizontal sections, respectively a head arrangement with an overhead cam arrangement, the camshaft of which is in a basket extension used as a cam stop of the valve stem is arranged.

Fig. 6, 7, 8 und 9 zeigen schematisch in Ansicht ver-? schiedene Möglichkeiten der Anordnung zur Herstellung einer Wirkungsverbindung zwischen einer Nockenwelle und einem erfindungsgemäß arbeitenden Tellerventil.6, 7, 8 and 9 show schematically in view? different possibilities of the arrangement for the production of a Active connection between a camshaft and a camshaft according to the invention working poppet valve.

in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt ein Motor 5 einen Zylinderblock 6 und einen Zylinderkopf 7, die zusammen einen am Unde geschlossenen Zylinderraum 8 begrenzen, in dem sich ein Kolben 9 bewegt. Diese Anordnung ist in Verbrennungsmotoren üblich. Der Zylinderkopf ist gemäß Fig· 1 mit einem Ventilgehäuse 12 versehen, das an der oberen Fläche 14 des Zylinderblockes abnehmbar angeordnet ist, ferner mit einem Lagerträger 15, einer Kipphebelwelle 16, einem Kipphebel 17, einer Nockenwelle 18, Lagerkappen 19, 21, einem Tellerventil 22, einer Ventilfeder 23, einer Federhaltekappe 24, einem Sicherungsring 25, einem geteilten Sicherungsring 26, einem abgesetzten Federhalter 27 und einem abgesetzten Lagerring 28.in the embodiment of the invention shown in FIG an engine 5 has a cylinder block 6 and a cylinder head 7, which together form a cylinder space closed at the unde Limit 8, in which a piston 9 moves. This arrangement is common in internal combustion engines. The cylinder head is according to Fig. 1 is provided with a valve housing 12 which is removably mounted on the upper surface 14 of the cylinder block, furthermore with a bearing bracket 15, a rocker arm shaft 16, a rocker arm 17, a camshaft 18, bearing caps 19, 21, a poppet valve 22, a valve spring 23, a spring retainer cap 24, a Retaining ring 25, a split retaining ring 26, a stepped Spring holder 27 and a stepped bearing ring 28.

Die zwischen der Kappe 24 und dem Halter 27 eingesetzte Feder 23 trachtet, das Ventil 22 von einem Sitz 31 für den Ventilkopf 32 weg in den Zylinderraum 8 hinein zu bewegen. Die Kappe 24 wird von dem Hing 25 festgehalten, der in eine Nut an der Innenwandung des Gehäuses 12 eingreift.The inserted between the cap 24 and the holder 27 Spring 23 seeks to move valve 22 away from a seat 31 for valve head 32 into cylinder space 8. The cap 24 is held by the Hing 25, which is in a groove on the inner wall of the housing 12 engages.

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Durch den Abstand zwischen dem Haltering 27 und dem Lagerring 28 wird angedeutet, daß diese beiden 'Teile getrennt und unabhängig voneinander an dem geteilten Sicherungsring 26 angreifen. Man erkennt, daß ein aufwärtsgerichteter, ringförmiger Innenflansch des Lagerringes 28 an der Unterseite des Sicherungsringes 26 angreift, während der Haltering 27 eine kegelstumpfförmige Innenfläche 34 hat, die der kegelstumpfförmigen Außenfläche des Sicherungsringes 26 angepaßt ist und unter der Wirkung von Druckkräften, welche die Feder 23 infolge ihrer Vorspannung und während des Betriebes ausübt, ständig keilartig an dieser Außenfläche angreift. Die Angabe, daß die Eeder eine Vorspannung besitzt, soll besagen, daß die Feder 23 an jenem Punkt ihres Arbeitsspiels, an dem sie am stärksten entspannt ist, d.h., wenn sich die Rolle 38 in der Mitte der Fläche 4-3 befindet, noch eine beträchtliche Druckvorspannung besitzt.By the distance between the retaining ring 27 and the Bearing ring 28 indicates that these two parts act separately and independently of one another on the split locking ring 26. It can be seen that an upwardly directed, annular inner flange of the bearing ring 28 on the underside of the retaining ring 26 engages, while the retaining ring 27 is a frustoconical Has inner surface 34 which is adapted to the frustoconical outer surface of the locking ring 26 and under the action of compressive forces, which the spring 23 exerts as a result of its bias and during operation, constantly engages in a wedge-like manner on this outer surface. The indication that the Eeder has a preload should mean that the spring 23 at that point of its working cycle, at which it is most relaxed, i.e. when the roller 38 is in the center of the area 4-3, still a considerable one Has compressive prestress.

An der Unterseite der Lagerscheibe 28 greift ständig der Arm 36 des Kipphebels 17 an, weil eine in dem anderen Arm 37 des Kipphebels drehbar gelagerte Rolle 38 ständig an der Nooke 18 angreift. Die Nooke hat eine Bogenflache 39, die sich von dem Punkt 41 bis zum Punk* 42 erstreckt. Von dem Punkt 42 zum Punkt 41 erstreckt sich die Nockenfläche in Form einer Fläche 43, die gegenüber der Achse 44 der Nockenwelle nichtkonzentrisch ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Fläche 43 eben; sie kann aber auch eine andere nichtkonzentriscne und unebene Fläche sein, deren Radien kleiner sind als der Radius der Bogenfläche 39. Durch entsprechende Ausbildung der Fläche 43 kann jede' gewünschte zeitliche Steuerung des Öffnens des Ventils erzielt werden, weil das Ventil nur während des Angriffs der Rolle 38 an dieser Fläche geöffnet werden kann» Der Kopf 7 und das Gehäuse 12 können mit geeigneben Hülsen 46, 47 ausgebildet v/erden, damit das Ende des Ventils ständig mit seiner gewünschten Bewegungsachse konzentrisch gehalten wird. The arm 36 of the rocker arm 17 constantly engages the underside of the bearing disk 28 because one in the other arm 37 of the rocker arm rotatably mounted roller 38 constantly engages the nooke 18. The nooke has an arcuate surface 39, which extends from the Point 41 extends to point * 42. From point 42 to point 41, the cam surface extends in the form of a surface 43 which is non-concentric with respect to the axis 44 of the camshaft. In the present exemplary embodiment, the surface 43 is flat; but it can also be another non-concentric and uneven surface, the radii of which are smaller than the radius of the curved surface 39. Any desired timing of the opening of the valve can be achieved by appropriate design of the surface 43 because the valve can only be opened during the action of the roller 38 on this surface »The head 7 and the housing 12 can be designed with suitable sleeves 46, 47 so that they can be grounded the end of the valve is constantly kept concentric with its desired axis of movement.

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Fig. 2 zeigt ebenfalls, wie ein Ventil unter der Wirkung der lockenwelle 18 geschlossen wird, indem die Bogenflache 39 der Nooke an der Holle 51 eines Kipphebels 52 angreift, dessen Arm 55 ständig an einer Fläche 54- einer Lagerhülse 55 angreift. Da die Fläche 54 in der Öffnungsrichtung des Ventils 57 zeigt, hält der Kipphebel das Ventil geschlossen, wenn er an der Fläche 39 der Nockenwelle angreift· Me Hülse 55 wird durch den Angriff ihrer kegelstumpfförmigen Innenfläche an der kegelstumpfförmigen Außehflache eines geteilten Ringes 58 in der richtigen Axiallage gehalten. Der geteilte Ring 58 ähnelt dem Ring 26 in Fig. 1 und greift zur formschlüssigen Ve-r bindung mit dem Schaft des Ventils 57 in eine Nut ein, die in der Nähe des Endes des Söhaftes ausgebildet ist.Fig. 2 also shows how a valve is acting the curl shaft 18 is closed by the sheet surface 39 the Nooke engages on the hollow 51 of a rocker arm 52, the arm 55 of which engages continuously on a surface 54 of a bearing sleeve 55. Since the surface 54 points in the opening direction of the valve 57, the rocker arm keeps the valve closed when it hits the face 39 the camshaft engages · Me sleeve 55 is formed by the engagement of its frustoconical inner surface on the frustoconical External surface of a split ring 58 in the correct axial position held. The split ring 58 is similar to the ring 26 in Figs uses a form-fitting connection with the stem of the valve 57 into a groove formed near the end of the base is.

Bin wichtiger Unterschied zwischen den Ausführungsformen in Fig. 1 und Fig. 2 besteht darin, daß das Ventil 57 in Fig. 2 durch eine Feder 60 geöffnet wird, die in einer in dem Zylinderkopf 62 ausgebildeten Kammer 61 und unter einer Vorspannung zwischen einer Haltekappe 64 und einem langgestreckten, abgesetzten Federwiderlager 66 angeordnet ist. Die Haltekappe 64 ist mit einem Federring 65 an einem ringförmigen Sitz befestigt, der in dem oberen Ende der die Kammer 61 begrenzenden Kopfwand ausgebildet ist. Über das Federwiderlager 66 übt die Feder auf den Ventilschaft eine Axialkraft im Sinne eines Öffnens des Ventils aus. Im Innern des kleineren Endteils des Widerlagers 66 sitzt passend ein geteilter Ring 67» der in eine Nut in dem Schaft des Ventils 57 eingreift und eine Schulter bildet, an welcher das Widerlager 66 anliegt, so daß dieses an der gewünschten Stelle der Länge des Ventils 57 festgelegt ist. Man erkennt, daß sich das größere Ende des Widerlagers 66 in der Axialrichtung -frei an dem oberen Teil einer abnehmbaren Ventilführung 68 vorbeibewegen kann, wenn sich das Ventil während des Angriffs der Rolle 51 an der Nockenfläche 42 in die offene Stellung bewegt.An important difference between the embodiments in FIGS. 1 and 2 is that the valve 57 in Fig. 2 is opened by a spring 60, which is formed in a chamber 61 in the cylinder head 62 and under a bias is arranged between a retaining cap 64 and an elongated, stepped spring abutment 66. The retaining cap 64 is fastened with a spring ring 65 to an annular seat in the upper end of the head wall delimiting the chamber 61 is trained. Via the spring abutment 66, the spring exerts an axial force on the valve stem in the sense of opening the valve the end. In the interior of the smaller end part of the abutment 66, a split ring 67 fits into a groove in the Shaft of the valve 57 engages and forms a shoulder on which the abutment 66 rests, so that this on the desired Place the length of the valve 57 is set. It can be seen that the larger end of the abutment 66 is in the axial direction -may freely move past the top of a removable valve guide 68 if the valve moves during attack of roller 51 on cam surface 42 is moved to the open position.

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Die Anordnung nach Pig. 2 besitzt eine vorteilhafte Ventilführung, weil die Kappe 64 in der Längsrichtung des Ventilschafts jede gewünschte Dicke haben kann, so daß die seitliche lagerfläche vergrößert wird. Infolge des beträchtlichen Abstandes zwischen der Kappe 64 und der Führung 68 werden ein Flattern des Ventils und ein seitlicher Verschleiß der !Führungsflächen weitestgehend vermieden.The arrangement according to Pig. 2 has an advantageous valve guide because the cap 64 can have any desired thickness in the longitudinal direction of the valve stem, so that the lateral storage area is increased. As a result of the considerable distance between the cap 64 and the guide 68 a flutter of the Valve and lateral wear of the guide surfaces as far as possible avoided.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen relativ flachen Zylinderkopf 71. Dabei sind die mit dem Schaft 72 eines Ventils 73 verbundenen Teile des Ventilmechanismus außerhalb des Zylinderkopfes angeordnet und erstrecken sich diese Teile über die Ventilfeder hinaus. In dieser Ausführungsform wird ferner eine Feder 74 dazu verwendet, das Ventil 73 in seine Offenstellung zu drücken, wenn die Rolle 76 des Kipphebels 77 an der Fläche 42 der sich drehenden Nocke 18 angreift. Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 in erster Linie durch die Beziehung zwischen der Ventilfeder und dem Ventilschaft. Wie in der Ausführungsform nach Fig.2 wirkt die Ventilfeder auf einen zwischen den Enden des Ventilschaftes gelegenen Teil desselben. In Fig. 3 ist jedoch nicht nur der unter der Wirkung des Kipphebels stehende, äußere Teil der Ventilfeder, sondern auch die Kammer für die Ventilfeder außerhalb des Zylinderkopfes angeordnet. Die Einrichtung zur Halterung der Ventilfeder ist etwas anders ausgebildet als in den beiden vorher beschriebenen Aus führungs formen, weil das obere -Ende der Feder 74 auf einer inneren Stirnfläche des Gehäuses 78 sitzt und ein Führungsring 79 als Führung für den Ventilschaft und zur radialen Festlegung der Feder 74 dient. Der Führungsring 79 ist am oberen Ende des Gehäuses befestigt und besitzt eine einwärts von dem Gehäuse angeordnete Stufe. Zusammen mit der eher üblichen Führung 80, die in dem Zylinderkopf 71 sitzt, gewährleistet der Führungsring 79, daß das Ventil seitlich besonders gut abgestützt ist und ein Verschleiß und ein Flattern des Ventils vermieden werden. Die Führung 79 kann ferner in ihrer Innenwandung mit einer Nut versehen sein, in die ein elastischer O-Ring 81 eingreift, so daß eine Öldichtung erhalten wird. An dem unter der Wirkung des Kipphebels stehenden, äußeren Ende des Ventils ist eine Lageranordnung 82 befestigt, die ähnlich ausgebildet ist wie die zu einem ähnlichen Zweck anhand der Fig. 2 beschriebene.3 shows the application of the invention to a relatively flat cylinder head 71 A valve 73 connected parts of the valve mechanism are arranged outside the cylinder head and extend these Parts beyond the valve spring. In this embodiment, a spring 74 is also used to move the valve 73 into its open position when the roller 76 of the rocker arm 77 engages the surface 42 of the rotating cam 18. The embodiment according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG Fig. 1 primarily by the relationship between the valve spring and the valve stem. As in the embodiment according to Fig.2 the valve spring acts on a part of the valve stem located between the ends of the same. In Fig. 3 is not only the outer part of the valve spring under the action of the rocker arm, but also the chamber for the valve spring outside of the cylinder head arranged. The device for holding the valve spring is designed somewhat differently than in the previous two Embodiments described, because the upper end of the spring 74 seated on an inner end face of the housing 78 and a guide ring 79 as a guide for the valve stem and the radial Fixing the spring 74 is used. The guide ring 79 is attached to the upper end of the housing and has an inward of the Housing arranged stage. Together with the more usual guide 80, which sits in the cylinder head 71, the guide ring ensures 79 that the side of the valve is particularly well supported and wear and fluttering of the valve are avoided. The guide 79 can also be provided in its inner wall with a groove into which an elastic O-ring 81 engages so that an oil seal is obtained. At the outer end of the valve under the action of the rocker arm is a bearing arrangement 82 attached, which is designed similarly to that described for a similar purpose with reference to FIG.

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Fig. 4 und 5 zeigen den Zylinderkopf eines kopfgesteuerten Motors mit obenliegender Nockenwelle 18, die in einer Lager- und Traganordnung 86 des Zylinderkopfes 87 so gelagert ist, daß die Achse 44 der Nockenwelle 18 die Längsachse A-A eines Ventils "85 rechtwinklig schneidet. Eine in dem Gehäuse 74 enthaltene Feder 91 und ihr zugeordnete Bauteile, wie sie anhand der Fig. 3 beschrieben wurden und jetzt an dem Zylinderkopf 87 befestigt sind, üben auf das Ventil 85 eine Kraft aus, die es von seinem Sitz 88 weg in die Offensteilung zu bewegen trachtet.4 and 5 show the cylinder head of a head-controlled engine with an overhead camshaft 18, which is in a Bearing and support arrangement 86 of the cylinder head 87 is mounted so that the axis 44 of the camshaft 18 is the longitudinal axis A-A of a valve "85 intersects at right angles. A spring 91 contained in the housing 74 and its associated components, as shown in FIG Were described and are now attached to the cylinder head 87, exert a force on the valve 85, which it from his Seeks to move seat 88 away into the open partition.

Eine Wirkungsverbindung zwischen dem Ventil 85 und der Nockenwelle 18 wird durch einen Nockenanschlag hergestellt, der einen Korb 93 mit einem Lagerblock 94 besitzt, der mit einer Öffnung 95 ausgebildet, ist, die in der Richtung der Ventilachse A-A so lang ist, daß aich der Korb relativ zu der Nockenwelle mindestens über eine Strecke bewegen kann, die dem Öffnungshub des Ventils 85 entspricht. Der Korb besitzt ferner eine Rolle 96, deren Drehachse gegenüber dem Block 94 festliegt, der dazu dient, den Angriff der Rolle an den Flächen 39 und 42 der Nockenwelle aufrechtzuerhalten. Das äußere Ende des Ventilschafts ist mit Hilfe eines geteilten Ringes 97 festgelegt, der in eine Ringnut des Ventilschafts eingreift und an einem Ringflansch 98 angreift, der an einer unteren Platte 99 des Korbes 93 befestigt oder abgestützt ist. Die Platte 99 kann aus Federstahl· bestehen und biegsam sein, so daß sie eine zuverlässige Anlage des Ventils q,n seinem Sitz gewährleistet. Die Ro^e 96 ist mit Achsen oder Achszapfen 101 versehen, über deren oberer Hälfte Lager 102, 103 vorgesehen sind, die mit Hilfe von ständig an den Lagern angreifenden Einsteil·schrauben 104, 105 auf- und abwärts verstellbar sind. Die Einstellschrauben sind in eine obere Wand des Korbes 93 eingeschraubt.An operative connection between the valve 85 and the camshaft 18 is produced by a cam stop which a basket 93 with a bearing block 94 having an opening 95 is formed, which is in the direction of the valve axis A-A is so long that the basket is at least relative to the camshaft can move over a distance that corresponds to the opening stroke of valve 85. The basket also has a roller 96, whose axis of rotation is fixed with respect to the block 94 which serves to prevent the roller from engaging the surfaces 39 and 42 of the camshaft maintain. The outer end of the valve stem is fixed by means of a split ring 97 which is in an annular groove engages the valve stem and engages an annular flange 98, which is attached or supported to a lower plate 99 of the basket 93. The plate 99 can be made of spring steel and can be flexible be so that they are a reliable plant of the valve q, n his Seat guaranteed. The Ro ^ e 96 is with axles or stub axles 101 provided, over the upper half of which bearings 102, 103 are provided, which with the help of constantly attacking the bearings Adjusting screws 104, 105 adjustable upwards and downwards are. The adjustment screws are screwed into an upper wall of the basket 93.

Fig. 4 und 5 zeigen, daß die Nockenwelle 18 ':· - a auf die Flächen 42 bildenden Vertiefungen allgemein zylindrisch oder stabförmig ist und in den den Korb 93 ^und· eine Nockenwellen-Lager- und -Stützanordnung 86, die eine Lagerkappe 86a besitzt, durchsetzenden Teilen einen gleichbleibenden Durchmesser hat.4 and 5 show that the camshaft 18 ': a is generally cylindrical or rod-shaped in the depressions forming the surfaces 42 and in which the basket 93 ^and a camshaft bearing and support assembly 86 has a bearing cap 86a , penetrating parts has a constant diameter.

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Man kann daher die Hockenwelle wirtschaftlich aus Stabmaterial herstellen, wobei eine Welle von ausgezeichneter Starrheit erhalten wird und die Herstellungskosten viel niedriger sind als bei der Herstellung von üblichen Hockenwellen mit mehreren Lappen. J'erner ist die Nockenwelle steifer und läuft sie schlagfrei.One can therefore make the camshaft economically from rod material producing a shaft of excellent rigidity and the manufacturing cost is much lower than that of making conventional multi-lobe camshafts. J'erner, the camshaft is stiffer and runs smoothly.

Die Figuren 6, 7,8 und 9 zeigen verschiedene Anordnungen zur Durchführung der Erfindung. In diesen Anordnungen dient die Nooke 18 zum Halten eines Ventils 105 im Schließzustand und dient eine Feder 106, die auf einen Kipphebel 107 oder einen Stößel, z.B. den in Fig. 8 bzw. 9 gezeigten Stößel 111 oder 117, wirkt, zum Halten des Ventils 105 in der Offenstellung gegenüber seinem Sitz 108, wenn die Kipparmrolle 109 an der Hockenfläche 42 angreift. Die Schwenkachse 110 für den Kipphebel wird normalerweise von der Kipphetelwelle gebildet. Aus den Figuren 6 und 7 geht hervor, daß die gewünschte Funktion auch dann erzielt werden kann, wenn die Feder 106 entfernt von dem Ventilschaft angeordnet ist.FIGS. 6, 7, 8 and 9 show various arrangements for carrying out the invention. In these arrangements serves the nook 18 to hold a valve 105 in the closed state and serves a spring 106 on a rocker arm 107 or a Plungers, such as plungers 111 or 117 shown in Figures 8 and 9, respectively, act to hold valve 105 in the open position opposite its seat 108 when the rocker arm roller 109 is on the squatting surface 42 attacks. The pivot axis 110 for the rocker arm is normally formed by the Kipphetelwelle. From Figures 6 and 7 it can be seen that the desired function can also be achieved if the spring 106 is located remotely from the valve stem is.

Aus der Fig. 8 geht hervor, daß ein einarmiger Hebel 107a mit einem Stößel 111 schwenkbar und gleitend verbunden und von ihm betätigt werden kann. Der Stößel 111 wird durch die Nockenwelle 18 betätigt, die an jeder geeigneten Stelle im Abstand von dem Hebel 107a angeordnet ist. Der Stößel wird bei seiner hin- und hergehenden Bewegung durch die ihn seitlich abstützenden Führungen 112 geführt.From Fig. 8 it can be seen that a one-armed lever 107a is pivotably and slidably connected to a plunger 111 and can be operated by him. The tappet 111 is actuated by the camshaft 18 spaced at any suitable point is arranged by the lever 107a. The plunger is in its back and forth movement by the laterally supporting it Guided tours 112 guided.

Aus der Fig. 9 geht hervor, daß das äußere üinde 114 des Ventils 105 von einer Führung 115 geführt wird, die an einem ortsfesten Teil 116 des Motors angebracht ist und es ermöglicht, das Ventil 105 in der Schließstellung unter der Wirkung der Nooke 18 mit Hilfe eines langgestreckten Stößels 117 zu halten, der mit dem äußeren Ende 114 des Ventils 105 schwenkbar und gleitend verbunden ist.From Fig. 9 it can be seen that the outer surface 114 of the valve 105 is guided by a guide 115 which is attached to a stationary part 116 of the engine and enables to hold the valve 105 in the closed position under the action of the nook 18 with the aid of an elongated plunger 117, which is pivotally and slidably connected to the outer end 114 of the valve 105.

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Aus der vorstehenden Beschreibung gehen bestimmte Vorteile hervor, die durch die Erfindung erzielt werden. Dazu gehören (l) die Verhinderung eines Zusammenstoßes zwischen einem Ventil und einem Kolben bei fliegendem oder klebendem oder festgeklemmtem Ventil, wie dies in Motoren vorkommt, deren Ventile mit Schließfedern versehen sind; (2) einen genau vorherbestimmten Öffnungshub von Tellerventilen; (3) die genaue Vorherbestimmung der Stellungen des Ventils in jedem Zeitpunkt des Öffnungs- und Schließvorganges des Ventils; (4-) die verbesserte Ausnutzung der Ventilkräfte, weil zum Öffnen des Ventils eine Ventilfeder unter höchster Druckspannung herangezogen wird; (5) die Schaffung eines Ventils, das bei einer !Funktionsstörung anstatt in seiner offenen in seiner Schließstellung zu bleiben trachtet; (6) besonders bei Einlaßventilen die Verwendung von Saugkräften und schwächeren Ventilfedern zum Öffnen der Ventile; (7) eine einfacher und billiger herstellbare Nockenwelle, die steifer ist und weniger zum Schlagen neigt; (8) die Herabsetzung der Gefahr einer Selbstzerstörung des Motors bei hohen Drehzahlen; (9) eine genauere zeitliche Steuerung des Schließens des Ventils bei hohen Drehzahlen, insbesondere im Vergleich mit Ventilen mit Schließfedern, die zum Bruch oder zur Schwächung neigen; (10) in manchen Ausführungsformen die Verwendung von längs des Ventilschafts in weiten Abständen voneinander angeordneten Ventilführungen, so daß die Ventilschaftreibung una die Schlagneigung des Ventils herabgesetzt werden und die Verwendung von flachen Zylinderkopfen ermöglicht wird.From the foregoing description, it will be apparent that certain advantages are achieved by the invention. This includes (l) the prevention of a collision between a valve and a piston while flying or sticking or stuck Valve, as found in engines, the valves of which are provided with closing springs; (2) a precisely predetermined one Opening stroke of poppet valves; (3) the exact prediction of the positions of the valve at each point in time of opening and Closing process of the valve; (4-) the improved utilization of the valve forces, because a valve spring is used to open the valve highest compressive stress is used; (5) the creation of a valve that malfunctions rather than being open seeks to remain in its closed position; (6) especially with Inlet valves the use of suction forces and weaker Valve springs for opening the valves; (7) a simpler and cheaper one manufacturable camshaft that is stiffer and less prone to flapping; (8) reducing the risk of self-destruction of the engine at high speeds; (9) more accurate timing of valve closure at high speeds, especially in comparison with valves with closing springs, which tend to break or weaken; (10) in some embodiments the use of widely spaced valve guides along the valve stem so that the valve stem friction and the tendency of the valve to bounce are reduced and the use of flat cylinder heads is made possible.

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Claims

- 12 patent claims:

Il tPeller valve controlled motor with a head arrangement, which closes a chamber at one end, as well as with one Gas channel in a valve seat facing the interior of the chamber ends characterized by a poppet valve having a head and a stem connected thereto, the motor is provided with a guide for the valve stem and the guide allows a reciprocating movement of the valve along a valve axis, so that the valve is sealed on the one hand can bear against the seat and on the other hand move away from the seat into the chamber, further by means of a rotatable cam arrangement, which has an uninterrupted cam surface which surrounds an axis of rotation which delimit the chamber in relation to it Parts of the engine is stationary, the cam surface having an arc surface concentric with the axis of the nooke and a non-concentric surface extending from one end of the arc surface on the other hand and whose radial distances from said axis are smaller than those of the arc surface, furthermore by a cam stop engaging the cam surface and connected to the shaft and by an elastic device, the between a stationary opposite the engine parts mentioned Abutment and the arrangement consisting of the cam stop and the valve is clamped and in such a way on said Arrangement acts to hold the cam stop in attack on the nooke, the arrangement being such that during of the attack of the cam stop on the arc surface of the The valve head is held in contact with the valve seat, and the elastic device acts on the said arrangement in such a way that that it seeks to move the valve head into the chamber to an extent that is determined by the movement of the cam stop is limited in the attack on the non-concentric surface.

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2. Engine according to claim L, characterized in that the head assembly has a removable cylinder head which Valve is guided by the head assembly and the resilient means has a spring between the stem and the is clamped provided on the head assembly abutment.

3. Motor according to claim 1, characterized in that the resilient means is a spring, the abutment outwards from the valve stem as seen in the direction of the valve axis is arranged and the spring is clamped between a spring holder attached to the shaft and the abutment and itself extends in its longitudinal direction considerably beyond the outer end of the shaft.

4. Motor according to claim 3, characterized in that the valve is arranged in the head assembly and this has a housing for the spring and the housing is formed with the abutment.

5. Motor according to claim 1, characterized by a provided in the head assembly cylinder head, in which the valve is performed, a resilient means forming, with the shaft konzentrj · ^ he spring, relative to the cylinder head stationary and \ ^T ou him away extending housing for the spring, a spring holder which is attached to a part of the shaft arranged in the housing and serves as an abutment for the spring disposed within the housing, the former abutment being attached to the housing axially outward from the spring and the Spring is clamped between the two abutments.

6. Motor according to claim 5, characterized in that the shaft has a laterally extending shoulder "which is arranged between the longitudinal ends of the housing, and the spring holder has a perforated central part _r which rests on an axially outwardly facing surface of the shoulder,

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and a larger diameter portion which is an outwardly facing axially inwardly spaced from the perforated portion Forms abutment for the spring, the first-mentioned abutment being arranged in the outer end part of the housing and the shaft is disposed outwardly from the housing

Owns part that is connected to the ETo eke nan Schlag.

7. Motor according to claim 5, characterized in that the first-mentioned abutment has a guide part adapted to the shaft has, the cylinder head is provided with a valve guide disposed inwardly of the head and the spring between the the first-mentioned abutment and the valve guide is arranged.

8. Motor according to claim 1, characterized in that the head assembly includes a cylinder head having a recess that forms a valve spring chamber that is attached to a Wall ends which has a valve guide which extends coaxially with the seat for the valve head from the chamber into the gas channel, the first-mentioned abutment is attached to the outer entrance of the valve chamber, that the shaft is a sideways Has shoulder which is arranged between the longitudinal ends of the valve chamber, and that a spring holder is provided, the one has a frustoconical wall that is concentric with the shaft, those on their smaller Jünde in an openwork ring flange ends on an axially outward facing surface of the shoulder and which at their larger end in an outward-facing, ends larger annular flange which has an axially outwardly facing surface which forms a spring abutment, the larger flange at a distance from the inner cortex of the valve chamber is arranged so that the valve can perform a desired opening stroke.

9. Motor according to claim 1, characterized in that the cam axis intersects the valve axis at right angles, the cam arrangement is aligned with the valve axis and the cam stop is a basket attached to the shaft, ύ.ητ has an opening receiving the cam arrangement which has a ;; Move

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of the basket and the liocienanordnung relative to each other along the Valve axis, with the basket at the end of the opening that is further away from the valve seat, with means for engaging the Has non-concentric surface of the squat assembly and the motor has a guide device that a movement of the Korbes only permitted in the sighting of the Yentil axis.

10. Motor according to claim 9j, characterized in that the basket has a bearing block with the opening for the Cam arrangement is designed that the transverse to the valve axis The measured width of the opening is equal to the diameter of the cam arrangement, that the means provided at the end of the opening consist of a role that is stationary on one opposite the block Axis is rotatably mounted and constantly engages the cam arrangement, and that said opening is elongated, so that it allows relative movement between the basket and the cam assembly in the direction of the yentil axis.

11. Motor according to claim 1, characterized in that the cam assembly has a camshaft and the engine has a Bearing for the camshaft is provided and the camshaft except for depressions that form the non-concentric surfaces, generally has a uniform diameter.

12. Motor according to claim 1 »characterized in that the valve guide has means arranged in the region of the outer end of the shaft and the cam stop comprises a tappet, the one engaging the cam arrangement and one in the area of the outer ündes of the shaft articulated to this Part owns.

13. Motor according to claim 1, characterized in that the cam stop has a plunger which, under the action the cam assembly is reciprocated, and a lever with spaced apart parts attached to a part

of the motor or the tappet are articulated, the lever such

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is connected to the shaft that the He / at depending on the movement of the plunger moves the valve back and forth.

14. Motor according to claim 1, characterized in that the head assembly has a head through which the valve stem passes and a housing generally concentric with the stem, which is detachably attached to an outer surface of the head, that the valve guide attached one to the outer end portion of the housing Cap and inside the head arranged food means and the housing has an inner end surface which is formed by said end part and which is an abutment for an elastic Device forming valve spring forms.

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