DE2157222A1

DE2157222A1 - Ventiltrieb fur Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2157222A1
Application number: DE19712157222
Authority: DE
Inventors: Louis L Detroit Ronzi Richard C Southfield Mich Repko (V St A )
Original assignee: Ford Werke AG, 5000KoIn
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-11-18
Publication date: 1972-06-15
Also published as: US3678906A; GB1332719A; CA957226A

Description

Patentanmeldung Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren mit einem, eine Ventilöffnung im Zylinderkopf unter der Wirkung einer Ventilfeder schließenden Tellerventil, das über einen Ventilbetätigungshebel geöffnet wird.

Ein grundsätzlicher Paktor, der die Erhöhung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Erhöhung der Drehzahl begrenzt, ist eine unter dem Begriff ''Ventilflattern" bekannte Erscheinung, die auftritt, wenn die Schließgeschwindigkeit des. Einlaßventiles groß genug ist um ein unerwünschtes erneutes Öffnen des Ventiles zu bewirken. Dieses erneute Öffnen des Ventiles wird durch die Dynamik des Ventiltriebes bei extrem-hohen Drehzahlen und nicht von der Nockenwelle des Motors bewirkt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das unerwünschte "Ventilflattern" im wesentlichen vermieden wird.

US-192 / 28. Oktober 1971

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SHz der Geschäft- Köln · Regietergericht Köln, HBB 04 · Voultzende- its Aufclc.swaHe: toax Ueber ■ Vorstand: John A Bar,n!n_fl. Vcrtltisnder Srtz der GewaKnatrKOW _A3^⁽»^_kdoB'_Barthe,_men . waldemar Ebers · WHhelm Inden · Alfred Lanrjar · Han» Schabercer

Stellvertretend: Horst Bergemann · Hane-Joachlm Lehmann

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, intern eine !Empfangseinrichtung angeordnet ist, die bei der Schließbewegung des Tellerventiles alt einem Teil des Ventilbetätigungshebels zusmwirkt um das Schließen des Tellerventiles zu verzögern und die Schließgeschwindigkeit des Tellerventiles vor dem Auf -treffen auf dem Ventilsitz zu verringern.

Die Dämpfungsvorrichtung wirkt hierbei vorzugsweise nur im letzten Teil der Schließbewegung des Tellerventiles mit einem Teil des Ventilbetätigungshebels zusammen.

Die Dämpfungseinrichtung besteht hierbei aus einer, von einer Bohrung und einem ψ darin verschiebaren Kolben gebildeten Dämpfungskammer, in die bei der Öffnungsbewegung des H-lerventiles Flüssigkeit über den in Richtung Ausdehnung der Dämpfungskammer über eine Fedexjbelasteten Kolben über ein Rückschlagventil und einen Kanal ungehindert angesaugt und aus der bei der Schließbewegung des Tellerventiles Flüssigkeit über Drosselkanäle nur im begrenzten Umfang verdrängt wird.

Die Dämpfungseinrichtung kann hierbei in einem am Zylinderkopf befestigten Bauteil oder unmittelbar In dem Zylinderkopf angeordnet sein.

Der Kolben kann in der Bohrung hierbei mit solchem Spiel angeordnet sein, daß bei einer Schließbewegung des Tellerventiles Flüssigkeit aus der Dämpfungskammer entlang seinem Umfang gedrosselt verdrängt wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Ventiltrieb wird nicht nur das "Ventllflattern" weitgehend vermieden, sondern darüber hinaus die Lebensdauer des gesamten Ventiltriebes, der Ventile, der Ventilfedern usw. wesentlich erhöht. Ein erfindungsgemäßer, gedämpfter Ventiltrieb ist weiterhin bei herkömmlichen in Großserie hergestellten Verbrennungsmotoren mit geringem Aufwand anwendbar.

Die Erfindung wird an Hand zweier in den beiliegenden Zeichnungen gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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j?igur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf mit einem bekannten Ventiltrieb mit an Kugelbolzen abgestützten Kipphebeln und einer in einem am Zylinderkopf befestigten Bauteil angeordneten,erfindungsgemäßen Dämpfungseinriohtung.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf ähnlich Figur 1 und

einer unmittelbar im Zylinderkopf angeordneten,erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung.

In Figur 1 ist ein Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors mit 11 bezeichnet. Sin Einlaßkanal 12 führt von einem Ansaugrohr (nicht gezeigt) zu einem Verbrennungsraum (nicht gezeigt) . Ein Tellerventil 13 ist in einer Ventilführung 14 im Zylinderkopf verschiebar gelagert. Das M.lerventil 13 ist axialbeweglich um die Einlaßventilöffnung 16 zu öffnen und zu schließen. Zwischen einem Ansatz 17 am Zylinderkopf und einem Federteller l8 am Schaft des T&lerventiles 13 ist eine Ventilfeder 19 unter Vorspannung angeordnet, die das Tellerventil 13 in seine Schließstellung drückt. Der Federteller l8 ist am Schaft des Tellerventiles 13 über ein Paar Sperrteile 21 festgelegt, die in eine Ringnut 22 am Ventilschaft eingreifen.

Ein Kipphebel 23 ist ar. Zylinderkopf 11 über einen Bolzen 24 befestigt. Der Kipphebel 23 weist eine konkave zylindrische Fläche 27 auf, über die er gegen die entgegengesetzt gewölbte Fläche 26 an einem Lagerteil 28 liegt, der am Bolzen 24 über eine Mutter 29 befestigt ist. Die Fläche 27 am Kipphebel 23 und die Fläche 26 am Lagerteil 28 wirken zusammen um eine Schwenkachse für den Kipphebel 23 zu bilden. Der vom Ventil abliegende Arm des Kipphebels 23 steht in Eingriff mit einer Stösselstange 31, die die Bewegung einer Nockenwelle über einen Stössel (beide nicht gezeigt) auf den Kipphebel übertragen. Die bis hier beschriebenen Teile des Ventiltriebes sind bei heutigen Verbrennungsmotoren allgemein bekannt.

Eine Dämpfungseinrichtung ist in einem am Zylinderkopf 11 über eine Kopfschraube befestigten Bauteil 32 angeordnet. Der Bauteil 32 weist einen vorspringenden Arm auf, der sich über den Kipphebel 23 erstreckt und eine Sackbohrung 36 aufweist, deren Achse mit der Achse des Ventiltellers zusammenfällt.

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Ein Kanal 37 ist im Bauteil 3² angeordnet und verbindet die Bohrung 36 mit dem Schmierölkreislauf des Verbrennungsmotors. Ein im wesentlichen hohler Kolben 38 ist verschiebar in der Bohrung 36 angeordnet und bildet mit dieser eine Dämpfungskammer 39 mit veränderbarem Volumen. Eine Feder 4l drückt den Kolben 38 in Richtung Ausdehnung der Dämpfungskammer 39, bis er gegen einen Sprengring 52 anliegt.

Ein Rückschlagventil 42 erlaubt ein Ansaugen von Öl aus dem Schmierölkreislauf über den Kanal 37 und den Kanal 47 in die Dämpfungskammer 39, wenn sich diese bei der Öffnungsbewegung des Tellerventiles 13 ausdehnt. Das Rückschlagventil besteht aus einem Käfig 45, der eine Kugel 44 oberhalb der Öffnung des Kanales " hält. Bei einem Druckaufbau in der Dämpfungskammer 39 wird die Kugel 44 gegen die Öffnung des Kanales 43 gedrückt und das Rückschlagventil 42 schließt. Ein weiteres Zusammendrücken der Därapfungskammer 39 verdrängt Öl in einem begrenzten Umfang über einen Drosselkanal 46. Ein bestimmtes, geringes Spiel zwischen dem Kolben 38 und der Bohrung 36 ermöglicht gleichfalls ein gedrosseltes Verdrängen von Öl aus der Dämpfungskammer 39. Der Kolben 38 ist mit einem abgesetzten Endteil 47 versehen, der in einem bestimmten Abstand zum Kipphebel23 liegt und mit diesem nur während des letzten Teiles der Schließbewegung des Tellerventiles 13 e zusammenwirkt .

Der beschriebene, erfindgemäße, gedämpfte Ventiltrieb vermeidet oder verringert ein Rückprallen des Tellerventiles 13 kurz nach dem Schließen. Während des letzten Teilesder Schließbewegung des Tellerventiles 13 trifft der Teil 48 des Kipphebels 23 gegen den Endteil 47 des Kolbens 38. Die Dämpfungskammer 39 wird hierbei unter Druck gesetzt, wodurch das Rückschlagventil 42 schließt und Ol aus der Dämpfungskammer 39 nunmehr über den Drosselkanal 46 und/oder über den Spalt zwischen dem Kolben 38 und der Bohrung 36 verdrängt werden kann. Dieses gesteuerte Zusammendrücken der Dämpfungskammer 39 ergi_bt eine Dämpfwirkung im Bewegungsablauf des Ventiltriebes und verringert die Schließgeschwindigkeit des Tellerventiles 13 vor dem Auftreffen auf dem Ventilsitz. Sobald das Tellerventil 13 zu öffnen beginnt, öffnet das Rückschlagventil 42 und die Dämpfungseinrichtung hat keine weitere Wirkung auf den Ventiltrieb.

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Die Feder 41 drückt den Kolben 38 wieder gegen den Sprengring 52 und der Kolben 38 saugt hierdurch Öl aus dem Kanal 37 über das Rückschlagventil in die Dämpfungskammer 39. Der Kolben 38 gelangt somit in seine Ausgangsstellung für die nächste Däapfungsfunktion.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 2 gezeigt. Es werden hier nur die Einzelheiten beschrieben, die von denen in Figur 1 abweichen. Eine Dämpfungseinrichtung ist hierbei mit 56 bezeichnet und ist unmittelbar im Zylinderkopf angeordnet. Ein Arm eines Kipphebels 57 erstreckt sich über die normale Aufnahme 58 für eine Stößelstange 31 hinaus und bildet einen Teil 59, der mit der Dämpfungseinrichtung 56 zusammenwirkt.

Die Dämpfungseinrichtung 56 besteht aus einer Sackbohrung 61 im Zylinderkopf 11, deren Achse im wesentlichen parallel zur Achse der Stößelstange 31 verläuft. Ein im wesentlichen hohler Kolben 62 ist verschiebbar in der Bohrung 61 angeordnet und bildet mit dieser eine Dämpfungskammer 64 mit veränderbarem Volumen. Eine Feder 66 drückt den Kolben 62 in Richtung Ausdehnung der Dämpfungskammer 64, bis dieser an einem Sprengring 67 anliegt.

Ein Rückschlagventil 68 ermöglicht ein Ansaugen von öl über Kanäle 69 und aus dem Schmierölkreislauf des Verbrennungsmotors in die Dämpfungskammer 64, wenn sich diese bei der Öffnungsbewegung des Tellerventils 13 ausdehnt. Das Rückschlagventil 68 besteht aus einem Käfig 72, der eine Kugel 73 über der Öffnung des Kanals 71 hält. Bei einem Druckaufbau in der Dämpfungskammer legt sich die Kugel 73 über die Öffnung des Kanals 71 und das Rückschlagventil 68 schliesst. Bei weiterem Druckaufbau in der Dämpfungskammer 64 kann Öl nur in einem begrenzten Umfang über den Drosselkanal 74 bzw. über den Spalt zwischen dem Kolben 62 und der Bohrung 61 aus der Dämpfungskammer verdrängt werden. Der Kolben 62 weist einen abgesetzten Endteil 76 auf, der im Abstand zum Teil 59 des Kipphebels 57 liegt und nur im letzten Teil der Schliessbewegung des Tellerventils 13 mit diesem zusammenwirkt.

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Die Wirkungsweise der beiden in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele ist im wesentlichen gleich. Der Teil 59 des Kipphebels 57 trifft auf den Endteil 76 des Kolbens 62 und verschiebt damit den Kolben 62 während des letzten Teiles der Schließbewegung des Tellerventiles 13. Die Dämpfungskararaer 64 wird somit zusammengedruckt und das Rückschlagventil 68 schließt. Öl kann nunmehr aus der Dämpfungskammer 64 nur über den Drosselkanal 74 und über den Spalt zwischen dem Kolben 62 und der Bohrung 6l verdrängt werden. Die hierbei entstehende Dämpfwirkung dämpft die Bewegungen des Ventiltriebes und verringert hierdurch die Schließgeschwindigkeit des Tellerventiles 13 vor dem Auftreffen auf den Ventilsitz und vermeidet dadurch ein Rüekprallen.

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Claims

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Patentansprüche

ί 1. J Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren, mit einem eine Ventilöffnung im Zylinderkopf unter der Wirkung einer Ventilfeder schließenden Tellerventil, das über einen Ventilbetätigungshebel geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet,■ daß eine Dämpfungseinrichtung (32 bzw. 56) angeordnet ist, die bei der Schließbewegung des Tellerventils (I3) mit einem Teil des Betätigungshebels (23 bzw. 57) zusammenwirkt um das Schließen des Tellerventils (13) zu verzögern und die Schließgeschwindigkeit des Tellerventiles (13) vor dem Auftreffen auf dem Ventilsitz zu verringern.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (32 bzw. 56) nur im letzten Teil der Schließbewegung des Tellerventiles (13) mit einem Teil (48 bzw. 59) des Ventilbetätigungshebels (23 bzw. 57) zusammenwirkt.
3· Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (?2 bzw, 56) aus einer, von einer Bohrung (36 bzw. 61) und einem darin verschiebbarem Kolben (358 bzw. 62) gebildeten Dämpfungskammer (39 bzw· 64) besteht, in die, bei der Öffnungsbewegung des Tellerventiles (135) Flüssigkeit über den in Richtung Ausdehnung der Dämpfungskammer (39 bzw. 64) über eine Feder (41 bzw. 66) belasteten Kolben (38 bzw. 62) über ein Rückschlagventil (42 bzw. 08) und einem Kanal (43 bzw. 71) ungehindert angesaugt und aus der, bei der Schließbewegung des Tellerventiles (135) Flüssigkeit über Drosselkanäle (46 bzw, 74) nur im begrenzten Umfang verdrängt wird.
4. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Därapfungseinrichtung in einem am Zylinderkopf (ll) befestigten Bauteil (32) angeordnet ist.
5· Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (56) unmittelbar im Zylinderkopf (11) angeordnet ist.

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6. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (38 bzw. 62) in der Bohrung (36 bzw. 6l) mit solchem Spiel angeordnet ist, daß bei einer Schließbewegung des Tellerventiles (13) Flüssigkeit aus der Dämpfungskananer (39 bzw. 64) über den Spalt zwischen dem Kolben und der Bohrung gedrosselt verdrängt wird.

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