DE2410348A1

DE2410348A1 - Gekuehltes ventil fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2410348A1
Application number: DE2410348A
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Bouquet; Karl Kuhn
Original assignee: D'etudes De Machines Thermiques Semt St Denis (frankreich) Ste
Current assignee: D'etudes De Machines Thermiques Semt St Denis (frankreich) Ste
Priority date: 1973-03-13
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1974-10-03
Also published as: IT1016469B; CH582825A5; FI54532B; NL162713B; DE2410348B2; FR2221961A5; ES424122A1; AU476395B2; CS174234B2; BR7401706D0; NL162713C; NL7403360A; FI54532C; AU6552874A; US3892210A; SU718022A3; GB1451402A; BE811553A; DE2410348C3; JPS49119034A

Description

PATENTAM W ALTE

KSch/Kr.

Societe d¹Etudes de Machines Thermiques 2, quai de Seine

93 - Saint Denis (Frankreich)

Gekühltes Ventil für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein gekühltes Ventil für Brennkraftmaschinen, das eine pilzförmige Formgebung aufweist und vermittels Kühlmittelumwälzung durch im Ventilkopf und im Ventilschaft ausgebildete Kanäle gekühlt wird.

An die Ventile von Brennkraftmaschinen, insbesondere an die Auslaßventile werden zunehmend höhere Anforderungen gestellt, und außerdem sollen die Ventile eine längere Betriebszeit aufweisen. Zu diesem Zweck werden die Ventile beispielsweise durch Zwangsumwälzung einer Kühlflüssigkeit durch im Schaft und im Kopf des Ventils ausgebildete Kanäle und/oder Kammern gekühlt, oder es werden Drehantriebe verwendet, vermittels welcher die Ventile zwangsweise gedreht werden, um eine Ablagerung von Verbrennungsrückständen auf den Ventilen, eine ungleichmäßige Erhitzung des Ventilkopfs und das Entstehen von Undichtigkeiten aufgrund von Abbrand durch Verbrennungsrückstände an den Ventilsitzflächen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein gekühltes Ventil für Brennkraftmaschinen zu schaffen, das eine noch höhere

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Betriebszeit aufweist, indem die beiden vorstehend angegebenen Maßnahmen, nämlich die Kühlung von Kopf und Schaft des Ventils durch Kühlmittelumwälzung und eine Zwangsdrehung des-Ventils um seine Längsachse während seiner öffnungs- und/oder Schließbewegung miteinander kombiniert werden sollen.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene gekühlte Ventil für Brennkraftmaschinen ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Kombination eines bei Öffnen und/oder Schließen des Ventils zum Drehen desselben dienenden, an sich bekannten Drehantriebes mit einer den Ventilschaft mit Zuleitung und Ableitung für Kühlmittel verbindenden umlaufenden Dichtung.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die umlaufende Dichtung aus einem nicht drehbar befestigten, den Ventilschaft umgreifenden rohrförmig-zylindrischen Verbindungsstück, das auf seiner Innenseite zwei übereinander angeordnete, voneinander getrennte und jeweils eine in Gleiteingriff mit der zylindrischen Ventilschaftoberfläche stehende Ringdichtung enthaltende Ringnuten aufweist, durch welche jeweils Zuleitung und Ableitung für Kühlmittel mit den im Ventil ausgebildeten Kanälen verbunden sind.

Erfindungsgemäß wird somit eine in an sich bekannter Weise ausgebildete, zeitweise in Eingriff bringbare, zum Drehantrieb des Ventils in einem Drehsinn dienende Kupplung mit einer umlaufenden Dichtung kombiniert, über welche das Ventil bei Ausführung seiner Hubbewegung und einer Drehbewegung um seine Längsachse mit Kühlflüssigkeit gespeist wird.

Weitere Merkmale, sowie die Vorteile der Erfindung sind im nachfolgenden anhand der Beschreibung des in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels ersichtlich, welche einen teilweise verkürzten Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Auslaßventil zeigt.

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Bei dem im Schnitt dargestellten Auslaßventil weist der Ventilschaft 1 wenigstens zwei innenliegende, voneinander getrennte und parallel zur Ventillängsachse verlaufende Kanäle 2 und 3 auf, die untereinander beispielsweise durch eine nicht dargestellte Kammer im Ventilkopf -M- in Verbindung stehen. Der Kanal 3 dient dabei beispielsweise zum Zuführen von Kühlmittel zum Ventilkopf, und der Kanal 2 zum Abführen des Kühlmittels aus diesem.

Die beiden Ventilfedern 5 und 6 liegen einerseits gegen einen feststehenden unteren Teil 7, und andererseits gegen eine den Ventilschaft 1 umgebende obere Ringplatte 8 an. Auf dieser Ringplatte 8 ist ein an sich bekannter Drehantrieb 9 angeordnet, der aus einer zeitweise in Eingriff bringbaren Kupplung wie z.B. einer in einem Drehsinn selbsttätig wirkenden Mitnehmerkupplung, insbesondere einer Freilaufkupplung besteht, vermittels welcher das Ventil bei Öffnungs- und/oder Schließverstellung in nur einem Drehsinn um seine Längsachse gedreht wird. Drehantriebe dieser Art sind an sich bekannt, und die nachstehende kurze Beschreibung dient lediglich zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Ventils.

Der Drehantrieb 9 besteht aus einer Ringplatte 10, die auf ihrem Umfang an der der Ringplatte 8 zugewandten Seite eine Reihe von Ausnehmungen 11 aufweist, in welche jeweils eine Kugel 12 eingesetzt ist. Der Boden dieser Ausnehmungen 11 bildet eine schiefe Ebene, auf welcher die Kugel 12 abrollt. In jeder Ausnehmung ist zwischen der Kugel 12 und dem einen Ende der Ausnehmung eine (nicht dargestellte) Feder eingesetzt. Die Ausnehmungen 11 und die Kugeln 12 werden von Federscheiben und Ringplatten 13, 14 überlagert. Die Ringplatte 10 ist drehfest mit einem zylindrischen Paßstück 15 verbunden, das seinerseits durch zwei sich konisch verjüngende Halbschalen 16 drehfest, jedoch gleitend verschiebbar mit dem Ventilschaft 1 verbunden ist. In der normalen Betriebsstellung befindet sich der Drehantrieb 9 zwischen dem

zylindrischen Paßstück 15 und der als auf—Lager für die Ventil-Auflager

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federn 5 und 6 dienenden oberen Ringplatte 8.

Das obere Ende des VentilSchafts 1 ist von einem zylindrischen Verbindungsstück 20 umgeben, welches die im Ventilschaft 1 ausgebildeten Kanäle 2 und 3 jeweils mit Zuleitung und Ableitung für Kühlmittel verbindet. Zu diesem Zweck ist ein Anschlußring 21 auf das zylindrische Verbindungsstück 20 aufgesetzt und fest mit diesem verbunden, so daß er jede Gleitverschiebung und Drehbewegung des Verbindungsstücks 20 mitmacht. Im Anschlußring 21 sind Kanäle 22 und 23 ausgebildet, welche jeweils mit den Anschlüssen der Zuleitung 24 und der Ableitung 2 5 für Kühlmittel in Verbindung stehen. Jeder Kanal 22, 2 3 steht über eine Bohrung 26 bzw. 27 mit einer Längsnut 28 bzw. 29 auf der Außenseite des zylindrischen Verbindungsstücks 20 in Verbindung.

Auf der radial innenliegenden Oberfläche des Verbindungsstücks 20 sind zwei voneinander getrennte und sich gegenseitig überlagernd angeordnete Ringnuten 30, 31 ausgebildet. Die Kanäle 2 und 3 im Ventilschaft 1 münden an der Ventilschaftaußenseite durch radiale Öffnungen 32, 33, welche in Ventilschaftlängsrichtung derart versetzt zueinander ausgebildet sind, daß sich jede Öffnung genau gegenüber einer entsprechenden Ringnut 30 bzw. 31 befindet. Beide Längsnuten 28, 29 stehen außerdem jeweils über eine Bohrung 34 bzw. 35 in Verbindung mit einer der beiden Ringnuten 30, 31.

In jede Ringnut 30, 31 ist eine Ringdichtung 37 zwischen der Ventilschaftaußenwandung und dem Boden der Ringnut in der Weise eingesetzt, daß sich der Ventilschaft leckfrei im Inneren des Verbindungsstücks 20 drehen kann. Die Ringdichtungen 37 bestehen beispielsweise aus Lippendichtungen, welche vermittels einer innenliegenden Feder und unter der Beaufschlagung durch den Flüssigkeitsdruck des Kühlmittels eine einwandfreie Abdichtung gewährleisten. Das Verbindungsstück 20 ist fest mit dem Anschlußring 21 verbunden, dreht sich zusammen mit diesem und folgt dessen Gleitverschiebung, während der Anschlußring seinerseits durch

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Bolzen 38 fest mit der Ringplatte 8 verbunden ist, sich zusammen mit dieser dreht und zusammen mit dieser gleitend verschoben wird.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Ventils ist kurz wie folgt: Das Kühlmittel, d.h. eine Kühlflüssigkeit, wird durch die Zuleitung 24 zugeführt, tritt in den Kanal 22 und die Bohrung 26 ein und gelangt zur Längsnut 28. Von dieser gelangt das Kühlmittel durch die Bohrung 34 in die Ringnut 30, welcher über die radiale Öffnung 33 in Verbindung mit dem Kanal 3 im Ventilschaft steht. Nach Umwälzung durch Schaft und Kopf des Ventils verläßt das Kühlmittel das Ventil durch die am Kanal 2 ausgebildete radiale Öffnung 32, tritt in die Ringnut 31 ein, durchsetzt die Bohrung 35 und gelangt schließlich über die Bohrung 27 und den Kanal 2 3 zur Ableitung 25. Die Ringdichtungen 37 gestatten dabei dem Ventilschaft 1, sich frei innerhalb des Verbindungsstücks 20 zu drehen, wobei ein ununterbrochener Durchsatz an Kühlmittel erfolgen kann.

Während der Abwärtsbewegung des Ventils wird die Translationsbewegung des Ventilschafts 1 vermittels der beiden Halbschalen 16 und des Paßstücks 15 auf den Drehantrieb 9 übertragen, welcher seinerseits diese Translationsbewegung der Ringplatte 8 mitteilt, wodurch die Ventilfedern 5 und 6 zusammengedrückt werden. Während der Abwärtsbewegung des Ventils, bei welcher die Ventilfedern 5 und 6 zusammengedrückt sind, üben die Federscheiben und Ringplatten 13 und 14 einen Druck auf die Kugeln 12 des Drehantriebs 9 aus, der zur Folge hat, daß die Kugeln 12 auf dem als schiefe Ebene ausgebildeten Boden der Ausnehmungen 11 abrollen und die in den Ausnehmungen befindlichen Federn zusammendrücken. Dabei wälzt sich die Ringplatte 10 selbst auf den Kugeln ab und überträgt diese Drehbewegung auf den Ventilschaft 1. Die dabei ausgeführte Drehbewegung ist theoretisch gleich groß dem doppelten Rollweg einer Kugel.

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Wenn das Ventil wiederum nach oben verstellt wird, nehmen die von den Federscheiben und Ringplatten 13 und lh auf die Kugeln 12 ausgeübten Druckkräfte ab, so daß die Kugeln durch die diesen zugeordneten Federn.ohne eine Rollbewegung auszuführen in ihre Ausgangslage zurückgeschoben werden, wobei keine .Wälzdrehung der Ringplatte 10 erfolgt. Bei jeder Abwärtsverstellung des Ventils wird dieses daher in einem vorbestimmten Drehsinn um einen bestimmten Drehwinkel verdreht, vollführt jedoch bei seiner Aufwärtsbewegung keine Drehbewegung.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kombination ist selbstverständlich auch in anderer Weise ausführbar. So läßt sich der hier beschriebene Kugelantrieb durch jede beliebige andere, zeitweise in Eingriff bringbare Kupplung in Form einer selbsttätigen Mitnehmerkupplung, vermittels welcher der Ventilschaft in nur einem Drehsinn gedreht wird, durch selbsttätige Eingriff svorrichtungen mit Reibungseingriff, Klinken, Keile, Kugeln, Walzen oder Rollen wie in bekannten Frexlaufvorrichtungen ersetzen.

- Patentansprüche 409840/0719

Claims

DiPi ....s. ::(.■;..:/.^:: i^.:.jta ⁴· ^{März 1974}

,2 HAMBURG 70, ZiBLNiSSIk^iE 6, TtL 052 96 56 - 7 - KSch/Kr.

Patentansprüche :

(l.yGekühltes Ventil für Brennkraftmaschinen, mit Kühlmittelumwälzung durch im Ventilkopf und im Ventilschaft ausgebildete Kanäle, gekennzeichnet durch die Kombination eines bei Öffnen und/oder Schließen des Ventils zum Drehen desselben dienenden, an sich bekannten Drehantriebes (9) mit einer den Ventilschaft (1) mit Zuleitung (24) und Ableitung (25) für Kühlmittel verbindenden umlaufenden Dichtung (20, 30, 31, 37).
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Dichtung aus einem nicht drehbar befestigten, den Ventilschaft (1) umgreifenden rohrförmig-zylindrischen Verbindungsstück (20) besteht, das auf einer Innenseite zwei übereinander angeordnete, voneinander getrennte und jeweils eine in Gleiteingriff mit der zylindrischen Ventilschaftoberfläche stehende Ringdichtung (37) enthaltende Ringnuten (30, 31) aufweist, durch welche jeweils Zuleitung (24) und Ableitung (25) für Kühlmittel mit den im Ventil ausgebildeten Kanälen (2, 3) verbunden sind.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ventil ausgebildeten Kanäle (2, 3) am Ventilschaft (1) an axial zueinander versetzten und jeweils gegenüber einer Ringnut (30 bzw. 31) befindlichen Öffnung (32, 33) münden.
4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtungen (37) in die Ringnuten (30, 31) jeweils auf der einen bzw. der anderen Seite der Mündungsöffnungen (32, 33) der Kanäle (2, 3) eingesetzt sind und insbesondere aus Federn enthaltenden und unter Flüssigkeitsdruck in Abdichtung beaufschlagten Lippendichtungen bestehen.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 - h, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Verbindungsstück (20) auf seiner Außen-

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seite zwei voneinander getrennte Längsnuten (28, 29) aufweist, die einerseits jeweils mit einer Ringnut (30,bzw. 31), und andererseits jeweils mit der Zuleitung (24) bzw. der Ableitung (25) für Kühlmittel in Verbindung stehen.

das
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß^lie umlaufende Dichtung bildende zylindrische Verbindungsstück (20) fest in einem dazu koaxialen Anschlußring (21) gehalten ist, mit welchem die Enden von Zuleitung (24) und Ableitung (25) für Kühlmittel verbunden sind und der Kanäle (22, 23) und Bohrungen (26, 27) aufweist, welche Zuleitung und Ableitung mit den im zylindrischen Verbindungsstück (20) ausgebildeten Längsnuten (28, 29) verbinden.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb für das Ventil aus einer zeitweise in Eingriff bringbaren Kupplung (9), insbesondere in Form einer selbsttätigen Mitnehmerkupplung oder einer Reibungs- oder Keilelemente aufweisenden Freilaufkupplung besteht, welche

Auflager
auf einer als yuif Lagop- für die Ventilfedern (5, 6) dienenden Ringplatte (8) um den Ventilschaft (1) herum angeordnet ist.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Dichtung und/Zuleitung (2U) -WWhAbleitung (25) für Kühlmittel fest mit der den Drehantrieb (9) für das Ventil tragenden Ringplatte (8) verbunden sind.

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