DE4242398A1 - Kühlvorrichtung für Ein- und/oder Auslaßventile, insbesondere Pilzventile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Ein- und/oder Auslaßventile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Kühlvorrichtung ist aus der DE 26 55 497 A1 bekannt. Hierbei wird das Motoröl dem Ventilschaft als Kühlmedium über den das Ventil steuernden Kipphebel zuge­ führt, wobei im Ventilschaft vom Ende des Schaftes bis zum Ventilteller zwei in Längsrichtung verlaufende, ne­ beneinanderliegende Kanäle eingearbeitet sind, die als Vor- und Rücklaufkanäle für das Kühlmedium dienen. Der Vor- und Rücklaufkanal mündet jeweils in im Ventilteller radial eingearbeitete Kanäle, die mit einer ringförmigen Kammer verbunden sind. Hierbei erfolgt der Umlauf des Kühlmediums entlang der inneren Wandung des Ventilschaf­ tes vom einseitig angeordneten Vorlaufkanal in die radi­ alen Kanäle des Ventiltellers und von dort in den eben­ falls entlang der inneren Wandung einseitig angeordneten Rücklaufkanal, der am Ende einen Ausgangskanal zur Motor­ ölwanne aufweist. Hieraus wird deutlich, daß eine un­ gleichmäßige Wärmeableitung vom Ventilschaft an die Ven­ tilführungsbuchse erfolgt, was nachteilig ist, weil auch dadurch der Wirkungsgrad zur wünschenswerten Herabsetzung der Betriebstemperatur des Pilzventils verringert wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung für Ein- und/oder Auslaßventile zu schaffen, die eine verbesserte Wärmeableitung gewährlei­ stet und es ermöglicht, daß die Betriebstemperatur der Ventile stark herabgesetzt wird, um ein Verbrennen der Ventile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kühlvorrich­ tung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß mit einfachen Mitteln eine allseitige gleichmäßige Kühlung des hohlen Ventilschaftes und der Ventilkopf-Tellerfläche gewährleistet ist. Daraus folgt, daß durch das erfindungsgemäße Kühlsystem auf das Pilz­ ventil keine einseitigen thermischen Belastungen durch kaltes oder heißes Motorenöl auf das Pilzventil gelenkt werden. Es ist kein Verziehen oder Krümmen des Ventils durch die Kühlölführungskanäle zu befürchten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein in einer Ventil­ führung angeordnetes Pilzventil mit einer Kühlvor­ richtung nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes x gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung I-I gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 1, und zwar um 90° gedreht, wobei die Kühlvorrichtung im Ventil­ kopf eine Umlenkscheibe aufweist,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Aus­ schnittes y gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Aus­ schnittes z gemäß Fig. 1,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung durch eine Kühlvorrichtung für das Pilzventil nach einer zweiten Ausführungs­ form, und

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß Fig. 7 in einem Ausschnitt, wobei die Kühlvorrichtung im Ventilkopf eine Umlenkscheibe aufweist.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Kühlvorrich­ tung dargestellt. Wie hieraus ersichtlich ist, sind in einem Zylinderkopf 1 jeweils seitlich ein Zuführungskanal 2 und dem gegenüberliegend in einer etwas höheren Ebene ein Abführungskanal 3 für das als Kühlmittel dienende Mo­ torenöl vorgesehen. Diese Kanäle 2, 3 münden jeweils in einer ringförmigen Eintrittskammer 4 bzw. Austrittskammer 5, die in einer Führung 6 eines zu kühlenden Ventils an­ geordnet sind. Die Kammern 4 und 5 umschließen den Ven­ tilschaft 7a und stehen jeweils über eine im Schaft vor­ gesehene Öffnung 8 mit einem Hohlraum 9 im Ventilschaft 7a in Verbindung. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist der Hohlraum 9 im Ventilschaft 7a als eine im Durchmes­ ser abgesetzte Bohrung 9a und 9b ausgebildet, die sich von dem Ventilkopf 7b über die Eintrittskammer 4 bis zur Austrittskammer 5 erstreckt (vgl. Fig. 1), wobei die erste Stufe 9a mit einem gegenüber der zweiten Stufe 9b größeren Durchmesser bis zur Eintrittskammer 4 und die zweite Stufe b bis zur Austrittskammer 5 verläuft. In den Hohlraum 9 der ersten Stufe a der Bohrung ist ein im Durchmesser zum Hohlraum kleineres Strömungsrohr 10 ange­ ordnet, das auf diese Weise zwischen dem Hohlraum 9 und der Außenwandung des Rohres 10 einen Raum bildet, der als ein Vorlaufkanal 11 dient, während das Rohr 10 als ein Rücklaufkanal 12 ausgebildet ist, wenn das Kühlmedium Öl über den Zuführungskanal 2 durch den hohlen Ventilschaft 7a in den Umlauf gesetzt wird (vgl. Fig. 6). Der Umlauf des Öls erfolgt durch eine Pumpwirkung bei der Hin- und Herbewegung des Pilzventils. Es erfolgt hierbei auch eine Verdrehung des Pilzventils um die eigene Achse, wenn die Austrittskammer 5 und die Eintrittskammer 4 zueinander gährungsförmig angeordnet sind (in der Zeichnung nicht dargestellt). Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Rohr 10 im Ventilkopf 7b mit seinem unteren Ende 10a mit einem im Ventilkopf angeordneten Aufschweißdec­ kel 13 fest verbunden, während das obere Ende 10b des Rohres in einer Schiebestelle 14 im Ventilschaft 7a ein­ gesteckt ist. Diese Schiebestelle 14 dient vorteilhaft zur Aufnahme von eventuell auftretenden Spannungen zwischen dem Pilzventil 7 und dem Rohr 10. Die Schiebe­ stelle 14 ist demnach für die Bohrung der Spannungsteile vorgesehen. Im Bereich des unteren Endes 10a des Rohres 10 sind ringsum Schlitze oder Bohrungen 15 angeordnet, durch die das vom Vorlaufkanal 11 strömende Öl in den Rücklaufkanal 12 umgelenkt wird. Das Öl strömt demnach gezwungen durch das Rohr 10, vom Zuführungskanal 2 über die Eintrittskammer 4 in den Vorlaufkanal 11, von dort durch die Schlitze oder Bohrungen 15 in den Rücklaufkanal 12 bis zur Austrittskammer 5 und von dort durch den Ausführungskanal 3 in eine Motorenölwanne (in der Zeich­ nung nicht dargestellt) zurück. Insofern ist der Kühlöl­ kreislauf geschlossen, der seine Kühlfunktion im hohlen Ventilschaft 7a, von der äußersten Stelle des Pilzven­ tilkopfes 7b, an der eine Abkühlung hauptsächlich erfor­ derlich ist, bis zur Rückkehr über den hohlen Ventil­ schaft 7a in die Motorenölwanne, erfüllt. Um zu vermei­ den, daß das Motorenöl bei der Pumpbewegung in den an den Ventilsitz im Zylinderkopf 1 angrenzenden Auslaßkanal 16 gelangen kann, ist in der Ventilführung 6 unterhalb der Eintrittskammer 4 eine Öl-Entspannungsnute 17 eingearbei­ tet (vgl. Fig. 1 und 3), die das eventuell entweichende Öl auffängt und über eine Ölabführleitung oder Bohrung 18 in der Motorenölwanne oder in den Kipphebelraum (in der Zeichnung nicht dargestellt) zurückführt.

Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, ist an dem unteren freien Rohrende 10a des Rohres 10 eine Umlenk­ scheibe 19 angeordnet, die sich in einer Aussparung 20 im Ventilkopf 7b erstreckt, die von einem im Pilzventilkopf 7b angeordneten Aufschweißdeckel 21 abgeschlossen und verschweißt wird. Bei Bedarf können Führungsnuten 30 für die Arretierung des Rohres 10 im Aufschweißdeckel 21 ein­ gearbeitet werden. Das Vorsehen der Umlenkscheibe 19 ist besonders vorteilhaft für extreme Bedingungen, wenn die Kühlmöglichkeit für die besonders gefährdete Ventilkopf- Tellerfläche verstärkt werden soll. Durch die Umlenk­ scheibe 19 wird das Kühlöl derart im Ventilkopf gelenkt, daß 2/3 bis 3/4 der Ventilkopf-Tellerfläche gekühlt wer­ den können. Mit anderen Worten: es wird die Kühlfläche des Ventilkopfes vergrößert.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit Motorenöl gekühlten Einlaß- und/oder Auslaßventils 7 dar­ gestellt, in dem die Ölzuführung über einen Kipphebel 22 erfolgt. Zu diesem Zweck ist der Ventilschaft 7a vom Ventilkopf 7b bis zum Kipphebel als Hohlschaft 9a, 9b ausgebildet, und zwar mit dem im Hohlschaft 9a angeord­ neten Strömungsrohr 10, wie bei dem ersten Ausführungs­ beispiel.

Der sich anschließende Hohlschaft 9b steht strömungsmä­ ßig mit einem Ausgleichsnippel 23 in Verbindung, der die Kreisbewegung des Kipphebels 22 und die dadurch entste­ hende Hin- und Herbewegung an die Übergangsstellen zwischen dem Öleintritt 24 und dem Ausgleichsnippel 23 ausgleicht. Das Öl zum Kühlen strömt vom Kipphebel 22 durch den Öleintrittskanal 25 und den Öleintritt 24 über den Übergangspunkt 26 vom Kipphebel 22 zum Ausgleichs­ nippel 23, in dem eine Durchflußbohrung 27 angeordnet ist. Von dort strömt das Öl in den Vorlaufkanal 9b, der in das Strömungsrohr 10 mündet, und von dort bis zu den Schlitzen oder Bohrungen 15 im Strömungsrohr, und zwar im Bereich des Ventilkopfes 7b. Hier erfolgt dann die Um­ kehr des Öls in den Ölrücklaufkanal 28 und von dort in den Ölaustrittsschlitz 29 in den Kipphebel 22 oder Ven­ tildeckelraum (in der Zeichnung nicht dargestellt), um von dort wieder in die Motorenölwanne zurückzufließen.

Der Ölaustrittsschlitz 29 ist schräg gestellt für die Pilzventildrehstellung.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, an dem unteren freien Rohrende 10a des Strömungsrohres 10 die Umlenkscheibe 19 vorgesehen wer­ den, die sich in der Aussparung 20 im Ventilkopf 7b er­ streckt, die von dem Aufschweißdeckel 21 abgeschlossen wird. Für die Arretierung des Strömungsrohres 10 sind in dem Aufschweißdeckel Führungsnuten 30 angeordnet.

Bezugszeichenliste

 1 Zylinderkopf
 2 Zuführungskanal
 3 Abführungskanal
 4 Eintrittskammer
 5 Austrittskammer
 6 Führung
 7 Ventile (Pilzventil)
 7a Ventilschaft
 7b Ventilkopf
 8 Öffnung
 9 Hohlraum (Hohlschaft)
 9a 1. Bohrung
 9b 2. Bohrung
10 Strömungsrohr
10a unteres Rohrende
10b oberes Rohrende
a erste Stufe der Bohrung
b zweite Stufe der Bohrung
11 Vorlaufkanal
12 Rücklaufkanal
13 Aufschweißdeckel
14 Schieberstelle
15 Schlitze oder Bohrungen
16 Auslaßkanal
17 Öl-Entspannungsnute
18 Ölabführleitung
19 Umlenkscheibe
20 Aussparung
21 Aufschweißdeckel
22 Kipphebel
23 Ausgleichsnippel
24 Öleintritt
25 Öleintrittskanal
26 Übergangspunkt
27 Durchflußbohrung
28 Ölrücklaufkanal
29 Ölaustrittsschlitz
30 Führungsnut

Claims (9)

1. Kühlvorrichtung für Ein- und/oder Auslaßventile, insbeson­ dere Pilzventile, die durch den Umlauf des Motorenöls einer Brennkraftmaschine gekühlt werden, mit einer Zu- und Abfüh­ rung des Kühlmediums in einem hohlen Ventilschaft, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) für die Zu- und Abführung des Kühlmediums seitlich in einem Zylinderkopf (1) und in einer Führung (6) des Ventils (7) Kanäle (2, 3) vorgesehen sind, die mit ring­ förmigen Kammern (4, 5) in der Führung (6) in Verbindung stehen, die den Ventilschaft (7a) umschließen und je­ weils über eine Öffnung (8) in dem Schaft mit dem Hohl­ raum (9) des Ventilschaftes (7a) verbunden sind,
• b) der Hohlraum (9) als eine im Durchmesser abgesetzte Boh­ rung (9a, 9b) ausgebildet ist, die sich von dem Ven­ tilkopf (7b) über die Eintrittskammer (4) bis zur Aus­ trittskammer (5) erstreckt, und
• c) ein Strömungsrohr (10) in der größeren Bohrung (9a) an­ geordnet ist, wobei zwischen dieser und der Außenwandung des Rohres (10) ein Vorlaufkanal (11) gebildet wird, während das Rohr ein Rücklaufkanal (12) zur Austritts­ kammer (5) ist.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsrohr (10) im Ventilkopf (7b) mit seinem unteren Ende (10a) mit einem im Ventilkopf angeordneten Aufschweißdeckel (13) fest verbunden ist, während das obere Ende (10b) in einer im Ventilschaft (7a) ausgebildeten Schiebestelle (14) angeordnet ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich des unteren Endes (10a) des Strömungs­ rohres (10) ringsum Schlitze und/oder Bohrungen (15) ange­ ordnet sind, durch die das vom Vorlaufkanal (11) strömen­ de Öl in den Rücklaufkanal (12) umlenkbar ist zur Aus­ trittskammer (5).

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ventilführung (6) unterhalb der Eintrittskammer (4) eine Ölentspannungsnute (17) angeordnet ist, die eine Ölabführleitung (18) aufweist.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem unteren freien Rohrende (10a) des Strömungsroh­ res (10) eine Umlenkscheibe (19) angeordnet ist, die sich in einer Aussparung (20) im Ventilkopf (7b) erstreckt.

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aussparung (20) im Ventilkopf (7b) von einem Aufschweißdeckel (21) abgeschlossen ist.

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Aufschweißdeckel (21) Führungsnuten (30) angeordnet sind, in die das Strömungsrohr (10) arre­ tierbar ist.

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ölzuführung über einen Kipphebel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (7a) vom Ventilkopf (7b) bis zum Kipphebel (22) als Hohlschaft (9a, 9b) ausgebildet ist, wobei in dem einen Hohlschaft (9a) das Strömungsrohr (10) angeord­ net ist, während der andere Hohlschaft (9b) strömungsmäßig mit einem Ausgleichsnippel (23) verbunden ist, der in Wirk­ verbindung mit dem Kipphebel (22) steht.

9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölvorlaufkanal (9b) in das Strömungsrohr (10) mün­ det und der Ölrücklaufkanal (28) um das Strömungsrohr aus­ gebildet ist, der zu einem Ölaustrittsschlitz (29) ver­ läuft.