DE2641460C2

DE2641460C2 - Anordnung zur Befestigung von Ventilkörben in zylindrischen Aufnahmebohrungen im Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2641460C2
Application number: DE19762641460
Authority: DE
Inventors: Richard 5216 Niederkassel Bartels; Peter Dipl.-Ing. 5064 Rösrath Chatelain; Willi 5000 Köln Fendel
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-09-15
Filing date: 1976-09-15
Publication date: 1986-06-12
Also published as: IT1080641B; DE2641460A1; FR2365029A1; FR2365029B1; GB1567538A; JPS5335811A; JPS6143537B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Befestigung eines Ventilkorbs in einer zylindrischen Aufnahmebohrung im Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. auf eine Anordnung zur Befestigung zweier Ventilkörbe in zylindrischen Aufnahmebohrungen im Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Bei großen Hubkolbenbrennkraftmaschinen findet man in der Regel zur Vereinfachung von Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten in den Zylinderkopf eingesetzte, je nach Kraftstoffart gekühlte oder ungekühlte Ventilkörbe, die einen Teil des Gaswechselkanals, einen Ventilsitz und eine Ventilführung beinhalten. Dabei ist es allgemein bekannt, diese Ventilkörbe jeweils separat mit dem Zylinderkopf durch eine Zentralverschraubung oder durch Dehnschrauben zu verspannen, wobei der Ventilkorb durch die Verspannkrä^fte symmeti isch zur Mittelachse des Ventilkorbs belastet wird. Bedingt durch die Form der Ventilkörbe, d. h. eine starke Unterbrechung des zylindrischen Grundkörpers durch eine Gasein- bzw. Gasaustrittsöffnung an der Mantelflache, sind symmetrisch zur Mittelachse verspannte Ventilkörbe hohen Spannungsspitzen in den gefährdeten Querschnitten ausgesetzt Diese führen u. U. zu einer bleibenden Verformung in Form eines Knicks in der Ventilachse.

Bei einer bekannten Anordnung zur Befestigung von Ventilkörben in zylindrischen Aufnahmebohrungen im Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 aufgeführten Gattung (DE-OS 24 10 893) ist zur Verhinderung einer Knickverformung des jeweiligen Ventilkorbes der Gasein- bzw. Gasaustrittsöffnung gegenüberliegend ein gerader oder gebogener Querschlitz angeordnet. Die Anordnung einer derartigen die Mantelfläche des Ventilkorbs in Querrichtung durchdringenden Entlastungsöffnung bringt aber wesentliche Nachteile mit sich. So ist man gezwungen, den tragenden Querschnitt des Ventilkorbs erheblich zu reduzieren, wodurch seine mechanische Belastbarkeit eingeschränkt wird. Außerdem tritt, sofern dar Ventilkorb für ein Auslaßventil Verwendung findet, bereits nach kurzer Betriebsdauer eine Verkokung der Entlastungsöffnung auf, mit der Folge, daß der Ventilkorb über den in den Schlitz eindringenden Koksansatz in der Bohrung des Zylinderkopfes festbrennt. Soll eine gekühlte Ventilkorbversion mit einem derartigen zur Druckentlastung dienenden Querschlitz versehen werden, so ist dieser bei der Anordnung von Kühlmittelzufluß- und -abflußbohrungen, die zur Ver- und Entsorgung des gekühlten Ventilsitzes dienen, hinderlich. Darüber hinaus verschlechtert die Entlastungsöffnung in allen Fällen die Strömungsbedingungen innerhalb des Gaswechselkanals.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Anordnung eines Ventilkorbes zu schaffen, bei der dieser eine Schwächung seines Querschnitts ausschließlich durch zum Gaswechsel und ggfs. zur Kühlung dienende öffnungen und Räume erfährt, dabei aber sowohl unter dem Gasdruck der Brennkraftmaschine als unter den Verspannkräften der Befestigungsmittel keinen Knickverformungen ausgesetzt ist.
Diese Aufgabe wird an einem Ventilkorb der in Rede stehenden Gattung alternativ für einzeln und paarweise befestigte Ventilkörbe nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 gelöst.

Nach den Patentansprüchen kann die auf die besonderen konstruktiven Gegebenheiten abgestimmte Ausbildung des Ventilkorbs beibehalten werden, während nur die Lage der Befestigungsmittel unter Bezug auf die kleinste Querschnittsfläche des Ventilkorbes zu verändern ist. Zur Bestimmung der Lage der Befestigungsmittel ist der Flächenschwerpunkt der kleinsten Querschnittsfläche zu ermitteln, zu welchem die Befestigungsmittel dann in gleichem Abstand angeordnet werden. Da nunmehr die Befestigungsmittel symmetrisch zu der durch den Flächenschwerpunkt der kleinsten Querschnittsfläche verlaufenden Linie maximal ertragbarer Druckspannung verlaufen, tritt das Problem der Knickverformung des Ventilkorbs nicht mehr auf.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die

Zeichnung verwiesen, in der drei Ausführungsbeispiele '■ereinfacht dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Ventilkorb,

F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-il in F i g. 1 durch den Ventilkorb,

F i g. 3 einen Abschnitt eines Zylinder'copfes mit zwei über Flansche befestigten Ventilkörben,

Fig.4 eine Anordnung mit zwei Ventilkörben, die gemeinsam über eine Brücke befestigt sind.

In den Fig. 1 und 2 ist, soweit dargestellt, mit 1 ein Ventilkorb bezeichnet, der von außen in eine Aufnahmebohrung 2 eines Zylinderkopfes 3 eingesetzt ist. Dabei weist der Ventilkorb 1 an seinem oberen Rand einen Flansch 4 auf, der über Schrauben 5 und zwar gemäß den F i g. 1 und 2 über drei Schrauben 5 mit dem Zylinderkopf 3 verspannt ist. Weiterhin hat der Ventilkorb 1 einen Kühlmittelraum 6 und einen Gasraum 7. Der Gasraum 7 führt über eine Gasein- bzw. -austrittsöffnung 8 in einen Gaswechselkanal 9 des Zylinderkopfes 3. In diesem Bereich, in dem die Gasein- bzw. -austrittsöffnung 8 die Mantelfläche des Ventilkorbes 1 durchdringt hat der Ventilkorb 1 eine unsymmetrisch zur Ventilkorbmittelachse vorlaufende Querschnittsfläche, durch deren Flächenschwerpunkt 10 eine Linie 11 maximal ertragbarer Druckspannung parallel zur Mittelachse des Ventilkorbes 1 führt (Fig. 1). Die Schrauben 5 sind mit gleichem Abstand zur Linie 11 angeordnet und haben das gleiche Anzugsmoment, so daß die resultierende Verspannkraft aus den einzelnen Verspannkräften der Schrauben 5 einen koaxialen Verlauf zur Linie ti maximal ertragbarer Druckspannung hat.

In der Fig. 3 ist das gleiche Befestigungsprinzip für den Ventilkorb 1 dargestellt, wobei die Flansche 4 über zwei, symmetrisch zur Linie 11 maximal ertragbarer Druckspannung angeordneter Dehnschrauben 5 befestigt sind.

In der Fig.4 sind zwei Ventilkörbe 1 und la gleichzeitig über ein Verspannteil 12 befestigt. Die Ventilkörbe 1 und la haben Flächenschwerpunkte 10 und 10a ihres unsymmetrisch verlaufenden Querschnittes, durch die sinngemäß die, in der Darstellung nur als Punkte erkennbaren Linien 11 und 11a maximal ertragbarer Druckspannung koaxial zur Ventilkorbmittelachse verlaufen. Das Verspannteil 12 ist mittels der Schraube 5 mit dem Zylinderkopf 3 verspannt, wobei die Schraube 5 auf einer den beiden Linien 11 und 11a der Ventilkörbe 1 und la rechtwinklig zugeordneten Verbindungslinie 13 mittig zwischen den Flächenschwerpunkten 10 und 10a angeordnet ist. Dabei hält das Verspannteil 12 die Ventilkörbe 1 und la jeweils über zwei Druckpunkte 14 in den Aufnahmebohrungen 2. Für eine optimale Verspannung der Ventilkörbe 1 ist es erforderlich, daß eine zwischen den Druckpunkten 14 eines Ventilkorbes 1 oder la gezogene Druckpunktlinie 15 die Verbindungslinie 13 im jeweiligen Flächenschwerpunkt 10 bzw. 10a schneidet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Befestigung eines Ventilkorbs in einer zylindrischen Aufnahmebohrung im Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit an einem Flansch angreifenden Befestigungsmitteln, die den Ventilkorb in axialer Richtung gegen eine im unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung vorgesehene Dichtfläche verspannen, wobei der Ventilkorb in einem Bereich, in dem er an seiner Mantelfläche eine mit einem Gaswechselkanal des Zylinderkopfs in Verbindung stehende radiale Gasein- bzw. -austrittsöffnung aufweist, eine kleinste, unsymmetrisch zur Ventilkorbmittelachse verlaufende Querschnittsfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (5) derart unsymmetrisch zur Ventilkorbmittelachse im Flansch (4) angeordnet sind, daß alle Befestigungsmittel (5) einen gleichen Abstand zu einer Schwerpunktslinie (11) aufweisen, die durch den Flächenschwerpnnkt (10) der kleinsten Querschnittsfläche und parallel zur Ventilkorbmittelachse verläuft.

2. Anordnung zur Befestigung zweier Ventilkörbe in zylindrischen Aufnahmebohrungen im Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem an einem Ver-pannteil angreifenden Befestigungsmittel, das die Ventilkörbe in axialer Richtung gegen im unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung vorgesehene Dichtflächen verspannt, wobei die Ventilkörbe in einem Bereich in dem sie an ihrer Mantelfläche eine mit einem Gaswechselkanal des Zylinderkopfs in Verbindung siehende radiale Gasein- bzw. -austrittsöffnung aufweisen, eine kleinste, unsymmetrisch zur Ventilkorbmittelachse verlaufende Querschnittsfläche haben, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (5) derart im Verspannteil (12) angeordnet ist, daß es in einer Ebene liegt, die durch zwei Schwerpunktslinien (11, Wa) aufgespannt ist, welche jeweils durch den Flächenschwerpunkt (10,10a,) der kleinsten Querschnittsfläche der Ventilkörbe (1, ta) und parallel zu deren Ventilkorbmittelachsen verlaufen, daß das Befestigungsmittel (5) einen gleichen Abstand zu diesen beiden Schwerpunktslinien (11, Wa) aufweist, und daß das Verspannteil (12) an jedem Ventilkorb (1, \a) über zwei Druckpunkte (14) wirkt, deren Verbindungslinien (15) die jeweils zugehörige Schwerpunktslinie (11, 11 anschneidet.