NO145850B - Ventil-dreieinnretning for forbrenningsmotorer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en ventil-dreieinnretning for forbrenningsmotorer, med en leddarm som med en ende er lagret i et ledd på motoren som befinner seg til siden for ventilstammen og som i ventilens lukkestiiling er forsatt i ventilstammens lengderetning i forhold til leddarmens annen ende, som er lagret på et friløp forbundet med ventilstammen, på en slik måte at friløpet bare ved lukkebevegelsen av ventilen overfører dreiebevegelse til ventilstammen ved hjelp av leddarmen.

For å oppnå et dreiemoment ved hjelp av frem- og tilbakegående bevegelse av ventilen, anvendes en arm hvis ene ende er festet til en faststående del av motoren og den annen ende påvirker ventilstammen via en friløpskobling. På grunn av at det faste opplagringspunkt for armen er forskjøvet i forhold til ventiltallerkenen, bevirker armen under lukkebevegelsen av ventilen en progressivt økende dreining, slik at rotasjonsenergien for ventilen når et maksimum i lukkeøyeblik-ket.

En ventil-dreieinnretning er kjent fra DE-PS 1.301.333. Ved den kjente innretning skjer driften av friløpskoblingen som er forbundet med ventilstammen ved hjelp av et føringsstykke, som glir i en fastliggende føring som ligger skrått i forhold til ventilens bevegelsesretning. Avhengig av skråvinkelen for føringen bevirker den langsgående bevegelse av ventilen en større eller mindre dreining. På grunn av det mellomkob-lede friløp overføres dreiebevegelsen til ventilstammen bare under lukkebevegelsen, slik at den ønskede slipning mot ventil-setet skjer ved slutten av lukkebevegelsen.

Den således kjente ventil-dreieinnretning har den ulempe at den særlig på grunn av føringen er kostbar å fremstille. Anordningen av føringen medfører også konstruksjonsproblemer for topplokket, særlig når ventilinnretningen anvendes ved store motorer, særlig skipsmotorer, der det som regel er fire ventiler pr. sylinder. En ettermontering av en slik kjent dreieinnretning på ferdige motorer, for eksempel ved overgang til et annet drivstoff, for eksempel tungolje, er praktisk talt utelukket.

Dessuten er ved rettlinjet forløpende føringsbane dreievinkelen for ventilen proporsjonal med dens langsgående bevegelse, og dreiehastigheten er følgelig konstant. For å gi en størst mulig dreiehastighet like før ventilen lukker måtte føringen være kurveformet. Dette ville imidlertid ytterligere øke kostnadene, for fremstilling, montasje og særlig justering. Fra DE-OS 2.054.349 er kjent en leddanordning for dreining

av en ventil, hvilken anordning bevirker en akselerert dreiebevegelse. Denne dreieinnretning medfører imidlertid rela-tivt store kostnader til deler og montering.

Fra US-PS 1.569.887 er det kjent at to naboventiler er slik sammenkoblet at de bevirker dreining av hverandre. Dette forutsetter imidlertid at bare en ventil er i bevegelse av gangen. Denne forutsetning er ikke oppfylt ved alle motor-typer, og er en vesentlig begrensning for anvendelsen av prin-sippet. Det er f.eks. vanlig at åpningstidene til innsugnings-ventilen og eksosventilen til den samme sylinder delvis over-lapper hverandre. Dersom to ventiler for hver sin sylinder er sammenkoblet, foreligger begrensninger i anvendelsen på grunn av tenningsrekkefølgen.

I henhold til patentet kan dreiebevegelsen finne sted enten ved åpningsbevegelsen eller ved lukkebevegelsen. I henhold til den foreliggende oppfinnelse skal dreiebevegelsen finne sted under lukkebevegelsen, av grunner som skal forklares nærmere. Dersom det samme forutsettes for den kjente anordning, vil imidlertid dreiebevegelsen starte brått. Dreiehastigheten vil imidlertid avta mot ventilens lukkestilling, fordi leddarmen svinger fra skråstilling til en stilling vinkelrett på ventilstammene. Det oppnås derfor ikke noen effektiv slipevirkning ved ventilens dreining mot ventilsetene.

En slipevirkning mellom ventilene og ventilsetene er vesentlig for å fjerne avleiringer, for å opprettholde god tetning, god varmebortledning og å oppnå lang brukstid for ventilene uten overhaling eller utskiftning. Dette har stor økonomisk be-tydning f.eks. for skipsmotorer, ikke bare med hensyn til om-kostningene for selve overhalingen, men også fordi det medfører store omkostninger og tap av inntekter når et skip er ute av drift.

Endelig er det fra DE-OS 2.054.350 kjent å forbinde et førings-stykke som glir i en fast føring direkte med klemelementet i friløpet. Denne dreieinnretning oppviser imidlertid, på

grunn av føringen, de samme problemer som innretningen i henhold til det nevnte DE-PS 1.301.333.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å unngå de nevnte ulemper, og fremfor alt å komme frem til en enkel, billig og lett monterbar ventil-dreieinnretning. Dessuten er det et formål å oppnå aksellererende ventildreining under ventilens lukkebevegelse uten rykk.

Dette oppnås med en dreieinnretning som angitt innlednings-vis, og som kjennetegnes ved at leddarmen er lagret i et ledd på friløpet, og at leddet på motoren er forsatt så langt i retning mot ventiltallerkenen i forhold til leddet på friløpet at det ved helt åpen ventil høyst befinner seg på nivå med dette ledd.

Ved anordningen av leddarmen i henhold til oppfinnelsen oppnås det ved den frem- og tilbakegående bevegelse av ventilen på en særlig enkel måte en dreiebevegeise. Kostadene for deler og montering reduseres vesentlig og fremfor alt kan det faste opplagringspunkt for leddarmen uten problemer an-bringes på motoren, f.eks. direkte på en topplokkbolt. Derved er en ettermontering mulig uten vanskeligheter. En særlig fordel ligger dessuten i at leddarmen ikke gir en konstant dreiebevegeise, men en aksellerert dreiebevegeise, slik at den høyeste dreiehastighet opptrer umiddelbart før anlegg mot setet, og slik at en maksimal rotasjonsenergi står til dis-posisjon for slipning av ventilen mot setet. Dreiebevegelsen starter langsomt, slik at friløpskoblingen ikke belastes med farlig høye rykk i starten,og således skånes mot slitasje.

Med hensyn til anordningen av friløpet foreligger forskjellige muligheter. Det kan f.eks. på i og for seg kjent måte sitte koaksialt på enden av ventilstammen og stå i direkte dreie-fast forbindelse med denne. Ved anvendelse av en ventilklokke kan friløpet også virke på denne eller være anordnet mellom denne og ventilstammen. Leddene på leddarmen kan hensikts-messig være utformet som kuleledd. Den ende av leddarmen som følger ventilen utfører en skruelinjeformet bevegelse. Leddarmen selv består fortrinnsvis av to koaksialt med hverandre forbundne gjengede stykker med leddhoder. Disse deler kan skaffes som handelsvare, og kan lett innstilles til pas-sende lengde og deretter låses ved hjelp av kontramuttere.

Ytterligere detaljer og trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel, under hen-visning til tegningen, der Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en ventil-dreieinnretning i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser den monterte leddarm sett ovenfra, og

Fig. 3 viser dreievinkelen som funksjon av ventilens langsgående bevegelse. Fig. 1 viser et utsnitt av topplokket på en forbrenningsmotor, med en ventilsete-ring 2 og et ventilhus 3. I ventilføringen 3a i ventilhuset 3 er stammen 4a til en ventil 4 forskyvbart anbragt. Ventiltallerkenen 4b ligger i den viste,lukkede stilling med sin tetteflate 4c tett an mot seteringen 2.

På den frie ende av ventilstammen 4a virker en ventilfjær 6 via en fjærtallerken 5, og ventilfjæren 6 ligger via en annen ventiltallerken 7 og et kulelager 8 an mot ventilhuset 3.

Derved trykkes ventilen på vanlig måte mot lukket stilling. Åpningsbevegelsen skjer ved hjelp av en vippearm 9, som via et kuleledd 10 virker på ventilstammen 4a.

Videre er innerringen 11 til en friløpskobling anordnet koaksialt med ventilstammen forbundet med den frie ende av ventilstammen 4a. Friløpskoblingen har på sin overside en utragende flens lia som griper over klemelementet 12 og ytterringen 13 på oversiden. På undersiden styres ytterringen 13 i aksial retning av den øvre fjærtallerken 5, som er forbundet med innerringen 11. Høyden av ytterringen 13 er slik tilpasset at ringen kan dreies uten klaring i forhold til innerringen 11 og den øvre ventiltallerken 5, forutsatt at friløpet ikke sperrer i denne dreieretning. Sperreretningen for friløpet er angitt med en pil. Når ytterringen dreies i pilens retning, trekker den via klemelementet 12 innerringen 11 og dermed ventilen 4 og fjærtallerknene 5 og 7 med ventilfjæren 6 med seg.

Ved hjelp av en festeskrue 19 er et kuleledd 20 på en leddarm 14 svingbart festet på ytterringen 13 av friløpet. Den annen ende av leddarmen 14 er ved hjelp av et annet kuleledd 15 lagret på motoren, fortrinnsvis via en lask 16 på en ikke vist topplokkbolt.

Leddet 15 er festet til lasken 16 ved hjelp av en gjennomgå-ende skrue 17 i leddet. Som vist i fig. 1 er leddarmen 14 satt sammen av to gjengede stykker som kan skrus inn i hverandre, slik at lengden av leddarmen kan fininnstilles etter at en kontramutter 18 er løsnet.

Det punkt leddet 15 på leddarmen 14 kan svinge om ligger nær et tangensialplan gjennom lagringspunktet 19 og ytterringen 13, men er i forhold til dette forskjøvet noe i retning mot ventiltallerkenen 4b, slik at leddarmen 14 i lukket stilling av ventilen fortrinnsvis danner en vinkel på omtrent 20 til

60° med tverrplanet gjennom ventilstammen.

Virkemåten for dreieinnretningen i henhold til oppfinnelsen er som følger: Under åpningsbevegelsen for ventilen svinger leddarmen 14 nedover så langt ventilens bevegelse tilsier. Derved skjer en dreinina av friløpets ytterring 13 mot den viste pilret-ning. Denne dreiebevegeise overføres altså ikke til ventilen. Når ventilen kommer til helt åpen stilling, ligger leddarmen 14 nær i rett vinkel med ventilstammen 4a.

Under den deretter følgende lukkebevegelse svinger leddarmen igjen oppover. Derved dreies friløpet ytterring 13 et stykke i pilens retning, slik at denne dreiebevegeise overføres til ventilen og også til ventilfjæren 6 med de to ventiltallerk-ener 5 og 7.

Dreiebevegelsen øker under ventilens lukkebevegelse, fordi leddarmen 14 inntar en stadig økende skråretning i forhold til horisontalretningen og gir en stadig økende dreiehastighet på grunn av ventilens langsgående bevegelse.

Dreievinkelen som funksjon av ventilens langsgående lukkebevegelse er i fig. 3 vist for to forskjellige stillinger av det fastlagrede ledd 15.

For kurve I ligger til grunn en stilling av leddet 15 der dette befinner seg i samme høyde som leddet 20 når ventilen er helt åpen. En høyere anordning av leddet 15 vil ikke ha noen hensikt, da det derved ville skje en tilbakedreining av friløpets ytterring 13, slik at ventilens langsgående bevegelse ikke ville bli utnyttet.

Ved den først nevnte stilling av leddet 15 fører lukkebevegelsen av ventilen, til en absolutt rykkfri vinkelakselerasjon, fordi dreievinkelen pr. millimeter langsgående bevegelse av ventilen til å begynne med er null. Dette fremgår av at kurven I til å begynne med forløper tangensialt med absci-sseaksen.

Kurve II er basert på en noe lavere stilling av leddet 15. Dette betyr at begynnelses-dreievinkelen pr. millimeter ven-tilbevegelse er større enn null og at også rotasjonsenergien ved slutten av lukkebevegelsen er større enn i det første tilfellet.

Krumningen for kurvene I og II og den absolutte størrelse

av dreiebevegelsen kan varieres ved forandring av leddarmens lengde og avstanden for leddet 20 fra midtaksen for ventilstammen.

Til sammenligning er dreievinkelforløpet for en styring i henhold til DE-PS 1.301.333 eller DE-OS 2.054.350 inntegnet.

Den stiplede linje III viser den direkte proporsjonalitet mellom ventilens langsgående bevegelse og dreievinkel ved rettlinjet føring. Det må derved tas med på kjøpet en rel-ativt høy begynnelses-aksellerasjon, uten at det oppnås noen særlig høy dreiehastighet ved slutten av ventilens lukkebevegelse .

Fordelene ved innretningen i henhold til oppfinnelsen ligger

i at dreieinnretningen er gunstig med hensyn til fremstillings-kostnader og montering, og dessuten, til tross for en forsik-tig begynnelse av dreiebevegelsen,fører til meget høye slutt-hastigheter .

Claims (7)

1. Ventil-dreieinnretning for forbrenningsmotorer, med en leddarm som med en ende er lagret i et ledd på motoren som befinner seg til siden for ventilstammen og som i ventilens lukkestilling er forsatt i ventilstammens lengderetning i forhold til leddarmens annen ende, som er lagret på et friløp forbundet med ventilstammen, på en slik måte at friløpet bare ved lukkebevegelsen av ventilen overfører dreiebevegeise til ventilstammen ved hjelp av leddarmen. karakterisert ved at leddarmen (14) er lagret i et ledd (20) på friløpet (11, 12, 13), og at leddet (15) på motoren er forsatt så langt i retning mot ventiltallerkenen (4b) i forhold til leddet (20) på friløpet at det ved helt åpen ventil (4) høyst befinner seg på nivå med dette ledd (20) .

2. Ventil-dreieinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at friløpet (11, 12, 13) er anordnet koaksialt på enden av ventilstammen (4a).

3. Ventil-dreieinnretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at leddet (15) på motoren er festet på en topplokkbolt.

4. Ventil-dreieinnretning som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at leddet (20) på fri-løpet er forbundet med friløpets ytterring (13) og at ventilstammen (4a) er forbundet med friløpets innerring (11).

5. Ventil-dreieinnretning som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at leddene (15, 20) er utformet som kuleledd.

6. Ventil-dreieinnretning som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at leddarmen (14) består av to koaksiale, gjengede bolter som kan skrues sammen og har leddhoder.

7. Ventil-dreieinnretning som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at ventilfjæren (6) er lagret på topplokket ved hjelp av et kule- eller rullelager (8) .