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Klappenventil für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erfindung bezieht
sich auf ein Klappenventil für Verbrennungskraftmaschinen, die in bekannter Weise
mit einer Zylinderöffnung versehen sind, welche sowohl zum Einlaß als auch zum Auspuff
dient und die in einen gegabelten Kanal- mündet. Gemäß der Erfindung sind die oberen
und unteren Flächen des im Ventilgehäuse lagernden Ansatzes der Ventilklappe gewölbt
ausgebildet und legen sich gegen ebene Lagerflächen. Dadurch wird erreicht, daß
die Klappe bei ihrer Bewegung auf den Lagerflächen abrollt, wodurch eine verhältnismäßig
kleine
Abnutzung und eine stän-(lige Abdichtung der Ventilklappe zum Sitz bewirkt wird.
Ferner ist die Anordnung so getroffen, daß die das Ventil ht.wegende Schubkraft
durch den Schwerpunkt ('er Ventilklappe geht, so daß keine störenden Schwingungen
der Ventilklappe verursacht werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispiel=.weise dargestellt, und
zwar zeigt Abb. i einen Längsclinitt durch die Ventilanordmsng mit dem Zylinde-.
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Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung.
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Abb.3. .l und 5 sind _Ansichten von Einzelteilen der Abb. 2.
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Abb. (i ist eine weitere Ausführungsform des Klappenventils.
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Abb. 7 ist <,ine Auf.icht auf das Klappenventil.
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Abb. 8 ist eine Seitenansicht der Abb. 7. Abb. g ist eine schematische
Schnittansicht durch die Lagerstelle der Ventilklappe in vergrößertem Maßztabe.
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Mit Bezug auf die Abb. 1 ist in dem Zylinderkopf ein einzelner Durchlaß
vorgesehen, der durch ein Tellerventil gesteuert wird, welches den Durcl&tß
mit einem gegabelten Kanal verbindet, an den sich die be:deii Abzweige 2 und 3 ansetzen,
die zum Einlaß und Auslaß führen. Diese Abzweigkanäle werden durch Ventilsitze begrenzt,
die in einem spitzen Winkel schräg zueinander angeordnet sind und welche als Sitze
für ein Klappenventil 4 dienen, welch(s sich zwischen diesen Sitzflächen befindet,
um den einen oder anderen Rohrabzweig zu verschließen. Das Ventil besteht aus einer
kreisrunden Scheibe mit flachen Lagerflächen und ist mit einem Schlitze 5 versehen,
durch den ein Bolzen 6 hindurchgeht, um eine Verschiebung der Ventilklappe zu verhindern.
Die Sitze der Hinlaß- und Auslaßkanäle sind so ausgebildet, daß die Auflagerflächen
7 und 8 entstellen, «-<)bei die Kante des Klappenventils, wie in der :1bb. 7
veranschaulicht, gewölbt ausgebildet ist, so daß das Ventil in einer Ebene schwingt
parallel zur Schnittebene um eine Achse, die an oder in der Nähe eines Teiles des
Umfangs der Klappe liegt, wodurch eine abrollende Bewegung mit Bezug zu der Auflagefläche
erzielt wird.
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Bei der in der Abb. i dargestellten Bauart, wo ein einzelnes Hauptventil
vorgesohen ist, wird das Klappenventil 4 durch eine Stange g betätigt, die mit einem
unter Federwirkung stehenden Steuerkopf io versehen ist. Die Stange wird ihrerseits
durch eine nicht dargestellte Nockenwelle in Bewegung gesetzt. Ferner kommt die
Stange mit dem Ventil in Eingriff an der Stelle, wo die senkrechte Schwerachse durch
das Klappenventil hindurchgeht. Das Hauptventil i wird von derselben Nockenwelle
ans unter Zwischünschaltung c-incs Schwingarmes ii bewegt. Das Klappenventil ist
so ausgehöhlt, daß ein kugeliges Lager entsteht, während auf der Ventilspindel 12
sich ein kugelförmiger Block 13 befindet, der auf einem Ansatz der Spindel ruht
und durch eine kugelförmige Kappe 14. gehalten wird, welche auf das Ende der Spindel
12 aufgeschraubt ist und durch eine Stahlkappe 15 gesichert wird.
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Der unter Federwirkung stehende Steuerkopf besteht aus einem Stahlgehäuse
16, welches verscbiebbar auf einer abnthmbaren Kappe 17 sitzt unter Zwischenschaltung
einer Feder 18. Das Gehäuse ist mit dem Schlitz 1g versehen, und gellt der Stift
2o durch die Kappe 17 hindurch und wird durch ein nachgiebi.ges Gehäuse 21 gehalten,
welches fest an einem Flansch auf der Stange g angebracht wird, wenn die Kappe 17
aufgeschraubt wurden ist.
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Bei der in d<@r Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird das
Klappenventil nach dem Sitz des Einlaßrohres zu durch einen Nocken bewegt, während
die Rückbildung durch eine Feder stattfindet. Die Anordnung kann auch so getroffen
sein, daß das Ventil nach dem Sitz des Auspuffrohres zu durch einen Nocken bewegt
wird, oder daß beide Bewegungen durch Nocken gesteuert werden. Ein Rohr oder eine
Rinne, die quer durch das Einlaßrohr läuft, endigt an einem Punkt unmittelbar oberhalb
der Kappe 15, die in geeigneter Weise mit einer Vertiefung versehen ist, damit das
Schmiermaterial zu dem Klappenventil und zu der Spindel des Ventils gelangen kann.
Die Einschrauböffnung für die Zündkerze ist mit 22 bezeichnet.
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Die Wirkungsweise der Abrollbewegung der Ventilklappe am Ventilgehäuse
ist in der Abb. g dargestellt. Am Anfang der Bewegung greift die Stützkraft mit
Bezug zum Ventilgehäuse im Punkt a der kurvenförmigen Oberfläche des Ansatzes der
Ventilklappe an. Bei einer weiteren Bewegung verschiebt sich der Stützpunkt der
Reaktionskraft mit Bezug auf die Abb. g nach links, so daß schließlich eine Abstützung
im Punkt b, d. h. in nächster Nähe der Dichtungsfläche c stattfindet. Bei einer
Abnutzung der kurvenförmigen Abrollfläche zum Ventilgehäuse schließt das Ventil
trotzdem einwandfrei ab und wird außerdem der Vorteil erreicht, daß durch die Abrollbewegung
die Abnutzung verhältnismäßig gering ist.
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Mit Bezug auf die in der Abb. 2 dargestellte Ausführungsform werden
zwei Hauptventile angeordnet, von denen nur eins zeichnerisch dargestellt und mit
23 bezeichnet ist. Die Hauptventile und das Klappenventil 36 werden durch eine auf
dem Zylinderkopf liegende Daumenwelle 24 betätigt, und zwar im Gegensatz zu der
ersten Ausführungsform durch
Zwischenschaltung von Schwingarmen
25, 32, die im besonderen in den Abb. 3, 4 und 5 dargestellt sind. Dieser Schwingarm
endigt, in zwei kreisrunden Schultern 26, die zum Anheben des Ventils bis zum Ventilsitz
des Einlaßrohres dienen unter Zwischenschaltung einer unter Federwirkung stehenden
verschiebbaren Buchse 27. Die dazwischengelegte Feder ist stärker als die Steuerfeder
29. Der Schwingarm 25 ist drehbar auf einer Welle 30 gelagert und die Bewegung der
Hauptventile erfolgt durch besondere Schültern 31, welche sich an den Hebeln 32
befinden (Abb. 3). Diese Zwischenhebel 32 sind auf derselben Welle gelagert. Der
Zweck der Schultern ist, die auf die Ventilspindeln kommenden seitlichen Beanspruchungen
zu verringern. Die Hebel 32 endigen in Ansätze 33, welche in ein geschlitztes Rolir
34 hineinragen, das durch einen Handgriff 35 (in gestrichelten Linien) gedreht werden
kann, um die Hauptventile zu öffnen zur Erleichterung des Anlassens der Maschine.
Dieser Handgriff kann selbsttätig nach unten gedrückt und freigegeben werden bei
der Betätigung des Schalthebels einer elektrischen Anlaßmaschine. In letzterem Falle
kann der Handgriff unter einer Federwirkung stehen, so daß bei der ersten Explosion
das Ventil 23 durch das Druckfluidum geschlossen wird und der Handgriff 35 und der
AnlaBschalter in ihre Ruhestellung zurückgedreht werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Klappenventil 36 mit gebogenen
Lagerflächen versehen, die sich auf den ebenen Ansatzflächen der Ventilsitze abstützen.
Das Klappenventil ist jedoch nach der Abb. 2 mittels' eines hohlen Zapfens an der
Ventilspindel befestigt, wobei dieser Zapfen durch entsprechende Lappen der Spindel
hindurchgeht.
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In der Abb.6 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher, das
Klappenventil mit einer kugeligen Vertiefung 37 versehen ist, in die das abgerundete
Ende 38 des verschiebbaren Stiftes hineinragt, der mit einem Bund 39 versehen ist,
welcher als Gegenlager für die Steuerfeder 4o dient. Das Ventil wird durch das abgerundete
Ende der Stange 41 angehoben, die ihrerseits von der Nockenwelle aus betätigt wird.
Der verschiebbare Stift und die Stange 41 liegen in einer gemeinsamen Längsachse.
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Der Arbeitsvorgang ist folgender. Im Augenblick der Zündung wird das
Hauptventil geschlossen und das Klappenventil wird so gegen den Sitz der Einlaßleitung
gedrückt, daß diese ebenfalls geschlossen wird und die Auspuffleitung geöffnet bleibt.
Der Kolben bewegt sich nach unten, und nach dem Ende seines Hubes zu öffnet sich
das Hauptventil, damit das explodierte Gemisch während des Kolbenrückhubes auspuffen
kann. Ungefähr am Ende des Rückhubes wird das Klappenventil auf den Sitz der Auspuffleitung
gedrückt, und, wenn der Kolben wieder nach unten geht, eine frische Ladung in den
Zylinder angesaugt. Am Ende des Saughubes wird das Hauptventil geschlossen- und
bleibt während der Kompression und der Zündung verschlossen. Währenddessen schließt
das Klappenventil die Einlaßleitung, um den Kreislauf zu vervollständigen.
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Durch diese Anordnung ist es möglich, beträchtlich größere Öffnungen
und Kanäle anzuordnen als bei den bekannten Ausführungsformen. Gleichzeitig können
die Hauptventile infolge des Durchgangs der frischen Ladungen gekühlt werden, welche
normal nicht über die heißen Auspuffventile streichen, wie bei den üblichen Konstruktionen.
Um eine einwandfreie Kühlung zu gewährleisten, kann das Klappenventil auf seiner
Oberfläche mit Rippen versehen sein, über welche die in die Maschine hineinkommenden
Ladungen strömen (Abb. 7 und 8). Gewöhnlich ist das Klappenventil kreisrund ausgebildet,
und die Sitzflächen erstrecken sich rund um den größten Teil des Umfangs der Klappe.
Der Ansatz an der einen Seite der Klappe ist, wie oben beschrieben, als abrollende
Fläche ausgebildet. Anstatt die Eingriffsflächen der Klappenventile und der Sitze
flach zu gestalten, können sie auch konische Form haben. In diesem Falle sind die
Sitze für die Klappenventile abgeschrägt, ähnlich wie der Ventilsitz für das Tellerventil
in der Abb. z. Der Bewegungshub des Klappenventils ist so klein, daß die seitliche
Bewegung zwischen dem Ventil und seinen Befestigungsorganen oder die Abrollbewegung
auf den Auflageflächen vernachlässigt werden kann.