DE2410348B2

DE2410348B2 - Ventil für Brennkraftmaschinen mit einer Drehvorrichtung und mit Kanälen zur Kühlmittelumwälzung

Info

Publication number: DE2410348B2
Application number: DE2410348A
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Pantin Bouquet; Karl Saint-Germain-En-Laye Kuehn
Original assignee: D'etudes De Machines Thermiques Semt Saint Denis (frankreich) Ste
Current assignee: D'etudes De Machines Thermiques Semt Saint Denis (frankreich) Ste
Priority date: 1973-03-13
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1975-03-20
Also published as: ES424122A1; CS174234B2; US3892210A; GB1451402A; DD110915A5; BR7401706D0; NL7403360A; SU718022A3; DE2410348A1; AU476395B2; NL162713C; JPS49119034A; CH582825A5; FI54532B; AU6552874A; DE2410348C3; NL162713B; BE811553A; PL105926B1; FI54532C

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für Brennkraftmaschinen mit einer das Ventil beim Öffnen und/oder Schließen über eine zeitweilig in Eingriff bringbare Kupplung drehenden Drehvorrichtung, die auf einer das Widerlager für ein Ende der Vcntilfcdern bildenden Ringplatte um den Ventilschaft herum angeordnet ist.

An die Ventile von Brennkraftmaschinen, insbesondere an Jie 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 Drehantriebc verwendet, vermittels welcher die Ventile zwangsweise gedreht werden, um eine Ablagerung \un Verbrennungsrückständen auf ilen Ventilen, eine ungleichmäßige Erhitzung ties Veniilkopls und das Einstellen von Undichtigkeiten auf Grund von Abbrand ■ durch Verbrennungsrückstände an den Veniilsitzilächen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für Brennkraftmaschinen zu schaffen, das eine noch höhere ßctriebszeit aufweist, indem die bei-

ii, den 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

ι -. w erü'n sollen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsücmäß vorgeschlagen, daß das Ventil in seinem Kopf und Schaft mit Kanälen zur Kühlmittelumwälzung versehen ist. die über eine kühlmitteldicht um <!■■" ν·:πΐί1-

.'■, schaft herum angeordnete, ein Verdrehen des Ventil-Schafts zulassende Dichteinrichtung mit äußeren hubbeweglichen Zu- bzw. Ableitungen verbunden sind, und daß die Dichieinrichiung und die die Drehvorrichtung nagende Ringplatte in Dreh- und Hubriehtung fest m;t-

:^; einander verbunden sind.

Gemäß einem den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildenden Merkmal ^Kesteht die Dichteinnchnüiu aus einen) nicht drehbar den Schaft umgreifenden, rohrförmig-zylindrischen Verbindungsstück, das auf

ν- seiner Innenseite zwei voneinander getrennte, übereinander angeordnete, in gleitkontakt mit der Schaltfläche stehende. Ringdichtungen aufweisende und mit der zugehörigen Zu- bzw. Ableitung in Verbindung stehende Ringnuten aufweist, wobei die Ringdichtungen je

.--■ wells zu beiden Seiten von Mündungsöffnungen de: Kanäle angeordnet sind und aus unter Federdruck und flüssigkeitsdruck abdichtenden Lippendichtungen bestehen.

Mit dem crfindungsgemäßen Mcrktr, -ien wie somit

ν-, 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, übe- welche das Ventil bei Ausführung seiner 1 hibbcwegung und einer Drehbewe-

)■ gung uni seine Längsachse mit Kühlflüssigkeit gespeist wird.

Den Erfindungsgegenstand weiter ausbildende Merkmale sowie die Vorteile der Erfindung sind im nachfolgenden an Hand der Beschreibung des in der

·' Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbcispicls ersichtlich. Die Figur zeigt einen teilweise verkürzten Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Auslaßventil.

Bei dem im Schnitt dargestellten Auslaßventil weisi der Ventilschaft I wenigstens zwei iiinenliegcnde. voneinander getrennte und parallel zur Ventillängsachse verlaufende Kanäle 2 und 3 auf, die untereinander beispielsweise durch eine nicht dargestellte Kammer im Ventilkopf 4 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 anderer-

'- seits gegen eine den Ventilschaft 1 umgebende obere Ringplatte 8 an. Auf dieser Ringplatte 8 ist ein Drehantrieb 9 angeordnet, der aus einer z.eitweise in Eingriff bringbaren Kupplung wie z. B. einer in einem Drehsinn

ielbsiiatig wirkenden Mitnehmerkupplung, inshcsinutu·- fc einer Ireilaulkupplung besieht, vermittels welcher (las Ventil bei Öffnungs- und/nder Schliellversiellung in nur l'iik'HI Drehsinn um seme Längsachse gedreht wird. J)rehantriehe dieser Λπ sind an sich bekannt, und die -^: nachstehende kurze Beschreibung client lediglich /um JicsscTcn Verständnis des erfindungsgemällcn Ventils.

Der Drehantrieb 9 besteht mis einer Ringphiiie 10, llie auf ihrem Umfang an der der Ringplatte 8 zugewandten Seite eine Reihe von Ausnehmungen 11 aul- ι ; weist, in welche jeweils eine Kugel 12 eingeset/i ist. per Beulen dieser Ausnehmungen 11 bildet eine schiefe |-lhene, auf welcher die Kugel 12 abrollt. In jeder Ausnehmung Il ist /wischen der Kugel 12 und dem einen fcnde der Ausnehmung eine (nicht dargestellte) Feder ι ■-eingesetzt. Die Ausnehmungen Il und die Kugeln 12 werden von einer Federscheibe 13 und einer Ringplatie 14 überlagert. Die Ringplatte 10 ist drehiest mit einem zylindrischen Paßstück 15 verbunden, das seinerseits durch zwei sich klinisch verjüngende llalbschalen 16 in : Drehrichtung und in Translationsrichuing lest mit dem Ventilschaft 1 verbunden ist. In der normalen Beiiiehssiellung befindet sich der Drehanirieb 9 /wi.jhen dem ZS lindrischen Paßstück 15 und der als Auflager fur die Ventilfedern 5 und 6 dienenden oberen Ringplaite 8 ;--

Da¹- obere F.nde des Ventilschafts 1 ist von einem zylindrischen Verbindungsstück 20 umgeben, welches die im Ventilschaft 1 ausgebildeten Kanüle 2 und 3 je- »eils mit Zuleitung und Ableitung tür Kühlmittel verbindet. Zu diesem Zweck ist ein Anschlußring 21 auf v. das zylindrische Verbindungsstück 20 aufgesetzt und fest mit diesem verbunden, so daß der jede Cjleitverschiebung 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 25 für Kühlmittel in Verbindung stehen. Jeder Kanal 22, 23 steht über eine Bohrung 26 bzw. 27 mit einer l.ängsnut 28 Iw.. 29 am Außenumfang 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 Vcntilschaftaußcnscitc durch radiale ^ Offnungen 32. 33. welche in Vcntiischaftlängsriehlung derart versetzt zueinander ausgebildet sind, daß sich |ede Öffnung genau gegenüber einer entsprechenden Ringnut 30 bzw. 31 befindet. Beide Längsnuten 28. 29 Stehen außerdem jeweils libcr eine Bohrung 34 b/w. 35 in Verbindung mit einer der beiden Ringnuten 30. 31.

In jede kingnut 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 Uppendichtungen, welche vermittels tiner innenliegcnden Feder und unter der Beaufschlagung durch den Flüssigkeitsdruck des Kühlmittels eine einwandfreie Abdichtung gewährleisten. Das Verbindiingssiiick 20 isl fest mit dem Anschlußring 21 verbunden und iolgi dessen (ileiiversehiebung, während der Ansclilußring seinerseits durch Bolzen 38 fest mit der Ringplatie 8 verbunden isl und zusammen mil dieser gleitend verschoben wird.

Die Arbeitsweise des erlindungsgemäßen 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 l.ängsnut 28. Von dieser gelangt das Kühlmittel durch die Bohrung 34 in die Ringnut 30, welche über die radiale Öffnung 33 in Verbindung mit dem Kanal 3 im Ventilschaft sieht. 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 23 zur Ableitung 25. Die Ringdichtungen 37 gestalten dabei dem Ventilschaft 1. sich frei innerhalb des \ erbindiingsstücks 20 zu drehen, wobei ein ununterbrochener Durchsat/, an Kühlmittel erdigen kann.

Wahrend der Abwärtsbewegung vies Ventils wird die Translationsbewegung des Ventilschafts 1 vermittels der beiden llalbschalen 16 und des Paßslue/.s 15 auf den !Drehantrieb 9 übertragen, welcher seinerseits diese Trans! itionsbewegung der Ringplatte 8 mitteilt, wodurch die Ventilfedern 5 und 6 zusammengedrückt worden. Wahrend der Abwärtsbewegung des Ventils, bei welcher die Ventilfedern 5 und 6 zusammengedrückt sind, üben die Federscheiben und Rir.gplatten Π und 14 einen Druck auf die Kugeln 12 des Drehantriebs 9 aus. der zur Folge hat. daß die Kugeln 12 auf dem als schiefe [!belle ausgebildeten Boden der Ausnehmungen 11 abrollen und die in den Ausnehmungen befindlichen ledern zusammendrücken. Dabei wulzt sich die Ring platte 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.

Wenn das Ventil wiederum nach oben verstellt wird, nehmen die von der Federscheibe 14 und tier Ringplatte 13 auf die Kugeln 12 ausgeübten Druckkräfte ab. so daß die Kugeln durch die diesen zugeordneten Federn ohne eine Rollenbewcgung auszuführen in ihre Ausgangslagc zurückgeschoben werden, wobei keine Wälzdrehung der Ringplatte 10 erfolgt. Bei jeder Abwärtsverstellung des Ventils wird dieses daher in einem vorbestimmten Drehsinn um einen bestimmten Drchwinkel verdreht, vollführt jedoch bei seiner Aufwärtsbewegung keine Drehbewegung.

Die erfindungsgcmäß vorgeschlagene Kombination ist selbstverständlich auch in anderer V· eise ausführbar. So IjLM sich der hier beschriebene Kugelantricb durch jede beliebige andere, zeitweise in Fi:igriff bringbare Kupplung in Form einer selbsttätigen Mitnehmerkupplung, vcrmitte's welcher der Ventilschaft in nur einem Drehsinn gedreht wird, durch selbsttätige F.ingriffsvorrichtungcn mi· Reibungseingriff, Klinken. Keile, kugeln. Walzen oder Rollen wie in bekannten Freilaufvorrichtungen ersetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventil für Brennkraftmaschinen ivit einer das Ventil beim Öffnen und/oder Schließen liher eine zeitweilig in Eingriff bringbare Kupplung drehenden Drehvorrichtung, die auf einer das Widerlager für ein Ende der Ventilfedern bildenden RingpLitie um den Ventilschaft herum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in seinem Kopf (4) und Schaft (I) mit Kanälen (2. 3) zur Kühlmittelumwälzung versehen ist. die über eine kühlmitteldicht um den Ventilschaft herum angeordnete, ein Verdrehen des Ventilschafts zulassende Dichteinrichtung (20. 21) mit äußeren hubbeweglichen Zu- bzw. Ableitungen (24, 25) verbunden sind, und daß die Dichteinrichtung (20. 21) und die die Drehvorrichtung (9) tragende Ringplatte (8) in Dreh- und Hubriehtung fest miteinander verbunden sind.

2. Ventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung (20. 21) aus einem nicht drehbar den Schaft (1) umgreifenden, mhrförmig-z\lindrischen Verbindungsstück (20) besteht. das auf seiner Innenfläche zwei voneinander ge trennte, übereinander angeordnete in Gleitkontakt mit der Schaftfläche stehende Ringdichtungen aufweisende und mit der zugehörigen Zu- bzw. Ableitung (24. 25) in Verbindung stehende Ringnuten (30. 31) aufweist, wobei die Ringdichtungen jeweils zu beiden Seiten von ivliindungsöffnungen (32. 33) der Kanäle (2. 3) angeordnet sind und aus unter Federdruck und Flüssigkeitsdruck abdichtenden l.ippendichtungen bestehen.

3. Ventil nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Verbindungsstück (20) auf seiner Außenseite 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) in Verbindung stehen.

5. Ventil nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Verbindungsstück (20) fest in einem dazu koaxialen Anschlußring (21) gehalten ist, mit welchem die Enden von Zuleitung (24) und Ableitung (25) verbunden sind und der Kanäle (22. 23) und Bohrungen (26, 27) aufweist, welche die Zuleitung und Ableitung mit den Längsnuten (28. 29) verbinden.