DE2410348C3 - Ventil für Brennkraftmaschinen mit einer Drehvorrichtung und mit Kanälen zur Kühlmittelumwälzung - Google Patents

Description

selbsttätig wirkenden Mitnehmerkupplung, insbesondere einer Freilaufkupplung besteht, vermittels welcher das Ventil bei öffnungs- und/oder SchlieBverstellung in nur einem Drehsinn um seine Längsachse gedreht wird. Drehantriebe dieser Art sim! 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 Γί-jf 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, au; welcher die Kugel 12 abrollt. In jeder Ausnehmung 11 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 einer Federscheibe 13 und einer Ringplatte 14 überlagert Die Ringplaite 10 ist drehfest mit einem zylindrischen Paßstück 15 verbunden, das seinerseits durch zwei sich konisch verjüngende Halbschalen 16 in Drehrichtung und in Translationsrichtung fest mit dem Ventilschaft 1 verbunden ist. In der normalen Betriebsstellung befindet sich der Drehantrieb 9 zwischen dem zylindrischen Paßstück 15 und der als Auflager für die Ventilfedern 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 Kanäh 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 der 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 25 für Kühlmittel in Verbindung stehen. Jeder Kanal 22, 23 steht über eine Bohrung 26 bzw. 27 mit einer Längsnut 28 bzw. 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 Ventilschaftaußenseite durch radiale ^₅ 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 Rohrung 34 bzw. 35 «o 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 ss 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 Verbin- ·■., dungsstück 20 ist fest mit dem Anschluöring 21 verbunden und folgt dessen Gleitverschiebung, während der Anschlußring seinerseits durch Bolzen 38 fest mit der Ringplatte 8 verbunden ist 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, welche über die radiale Öffnung 33 in Verbindung mit den-. Kanal 1 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 23 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 Ventilschaft 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 -umgebildeten 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.

Wenn das Ventil wiederum nach oben verstellt wird, nehmen die von der Federscheibe 14 und der Ringplatte 13 auf die Kugeln 12 ausgeübten Druckkräfte ab, so daß die Kugeln durch die diesen zugeordneten Federn ohne eine Rollenbewegung 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 Eingriffsvorrichtungen mit Reibungseingriff, Klinken, Keile, Kugeln, Walzen oder Rollen wie in bekannten Freilaufvorrichtungen ersetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. 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 Ventilfedern bildenden Ringplatte um den Ventilschaft herum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in seinem Kopf (4) und Schaft (1) mit Kanälen (2, 3) zur Kühlmittelumwälzung versehen ist, die über eine kühlmitteldicht um den Ventilschaft herum angeordnete, ein Verdrehen des Ventilschaft^ zulassende Dichteinrichtung (20, 21J mit äußeren hubbeweglichen Zu- bzw. Ableitungen (24, 25) verbunden sind, und daß die Dichieinrichtung (20, 21) und die die Drehvorrichtung (9) tragende Ringplatte (8) in Dreh- und Hubrichtung fest miteinander verbunden sind.

   2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung (20, 21) aus einem nicht drehbar den Schaft (1) umgreifenden, rohrförmig-zylindrischen Verbindungsstück (20) besteht, das auf seiner Innenfläche zwei voneinander getrennte, 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 Mündungsöffnungen (32, 33) der Kanäle (2, 3) angeordnet sind und aus unter Federdruck und Flüssigkeitsdruck abdichtenden Lippendichtungen 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.

   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 Ventilfedern bildenden Ringplatte um den Ventilschaft herum angeordnet ist.

   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 auf Grund von Abbrand durch Verbrennungsrückstände an den Ventilsitzflächen zu vermeiden.

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

   Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Ventil in seinem Kopf und Schaft mit Kanälen zur Kühlmittelumwälzung versehen ist, die über eine kühlmitteldicht um den Ventilschaft herum angeordnete,- ein Verdrehen des Ventilschafts zulassende Dichteinrichtung mit äußeren hubbeweglichen Zu- bzw. Ableitungen verbunden sind, und daß die Dichteinrichtung und die die Drehvorrichtung tragende Ringplatte in Dreh- und Hubrichtung fest miteinander verbunden sind.

   Gemäß einem den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildenden Merkmal besteht die Dichteinrichtung aus einem nicht drehbar den Schaft umgreifenden, rohrförmig-zylindrischen Verbindungsstück, das auf seiner Innenseite zwei voneinander getrennte, übereinander angeordnete, in Gleitkontakt mit der Schaftfläche stehende, Ringdichtungen aufweisende und mit der zugehörigen Zu- bzw. Ableitung in Verbindung stehende Ringnuten aufweist, wobei die Ringdichtungen jeweils zu beiden Seiten von Mündungsöffnungen der Kanäle angeordnet sind und aus unter Federdruck und Flüssigkeitsdruck abdichtenden Lippendichtungen bestehen.

   Mit dem erfindungsgemäßen Merkmalen wie 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.

   Den Erfindungsgegenstand weiter ausbildende Merkmale sowie die Vorteile der Erfindung sind im nachfolgenden an Hand der Beschreibung des in der Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels ersichtlich. Die Figur zeigt einen teilweise verkürzten Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Auslaßventil.

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