NO344607B1

NO344607B1 - Ventiltetning for roterende motorventil

Info

Publication number: NO344607B1
Application number: NO20043814A
Authority: NO
Inventors: George J Coates
Original assignee: George J Coates
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2020-02-10
Also published as: WO2003069194A3; AU2003215071B2; US6666458B2; EP1492969A2; BR0307271B8; NZ534047A; KR20040089126A; US20030160393A1; CA2474598A1; BR0307271B1; AU2003215071A1; NO20043814L; WO2003069194A2; BR0307271A; EP1492969A4; CN1633547A; JP2005517861A; ZA200405381B; MXPA04007836A

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse vedrører en forbrenningsmotor av stem pelsylindertypen som har en roterende kuleventilenhet for innføring av brennstoff/luftblandingen i sylinderen og evakuering av eksosgassene og er spesielt rettet mot ventiltetningene for slike roterende ventilenheter.

Søkeren har US patent 4 989 558; 4 989 576 ; 4 944 261 ; 4 976 232 ; 5 361 739; 4 953 527 og 4 109 814 rettet mot konstruksjonen av en roterende kuleventilenhet for en forbrenningsmotor av stempeltypen og angis her som referanse. Patentene er rettet mot den type roterende kuleventilenhet som har den roterende inntaksventil og roterende eksosventil montert på en enkel aksel eller på doble aksler som har enkle eller doble porter som virker ved halvparten eller fjerdeparten av motorens omdreiningstall. US '232 om handler en tetningsinnretning hvor tetningene er plassert i den roterende kuleventilenhet i kontakt med den roterende inntaksventil og roterende eksosventil. Disse kj ente ventiler bestod av en kontaktring som var fremstilt av m etall og hadde et ringform et spor i den øvre flate hvori en keram isk kompositt var innsatt, idet overflaten av de keram iske kom positt sto i kontakt m ed ventilens kuleflate. Fordelene ved søkerens oppfinnelse og bakgrunnen for denne er angitt i de tidligere patenter.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en forbedret tetning for bruk m ed den roterende inntaksventil og roterende eksosventil og m uliggjør en forbedret gasstetthetstetning under innføringen av brennstoff/luftblandingen og evakueringen av de forbrukte gasser. Konstruksjonen av denne forbedrede tetning er slik at den m uliggjør en forbedret tetning ved bruk av kom presjonen og ekspansjonen av brennstoff/luftblandingen i sylinderen for å bevirke en gasstett tetning m ed den roterende inntaksventil og roterende eksosventil under kompresjonsslaget.

Den forbedrede tetning er fremstilt av en keram isk kom positt som samvirker m ed ventilen for å oppnå tetningskontakt under motorens kraft- og eksosslag og forhindre kontakt m etall mot m etall m ed ventilens kuleflate.

Oppfinnelsens form ål

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret, ny og unik tetning for den roterbare ventilm ekanisme for forbrenningsmotor og er fremstilt kun av keram isk kompositt.

Et annet formål m ed foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret, ny og unik tetning for den roterende kuleventilenhet av en forbrenningsmotor som øker motorens virkningsgrad.

Et ytterligere formål m ed foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret, ny og unik tetning for en roterende kuleventilenhet som reduserer friksjonen i forbrenningsmotoren .

Et ytterligere form ål m ed foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret, ny og unik tetning for en roterende ventilenhet som ikke krever noen smøring og som er lettere å fremstille.

Sam m enfatning av oppfinnelsen

En ventiltetning for en roterende ventilenhet for bruk i forbrenningsmotorer har roterende inntaksventiler og roterende eksosventiler, hvilken tetning har en fatningsring anordnet rundt inntaksporten eller eksosporten av sylinderen, hvilken fatningsring har en kontaktring som er fjernbart festet i denne, idet kontaktringen er montert m ed trykkbelastning forårsaket av en bølget fjær anbrakt m ellom fatningsringen og kontaktringen , idet en flerhet trykkringer er festet rundt kontaktringen, hvor fatningsringen og kontaktringen danner en kanal for at sam m entrykkede gasser skal kunne virke mot trykkringene, idet kontaktringen har en bølget øvre flate for kontakt m ed periferiflaten av inntaksventilen eller eksosventilen for å opprettholde en tetning under motorens drift, hvilken kontaktring er frem -stilt av keram isk kompositt, for øvrig som angitt i krav 1 .

Kort beskrivelse av tegn ingene

Disse og andre formål m ed foreliggende oppfinnelse vil bli åpenbare, spesielt i lys av de følgende illustrasjoner, hvor:

Figur 1 er et aksialsnitt av hodet av en roterende kuleventilenhet og viser forholdet m ellom en roterende kuleinntaksventil og sylinderen, stempelet og ventiltetning ;

Figur 2 er et grunnriss av ventiltetningen ;

Figur 3 er et aksialsnitt av ventiltetningen ;

Figur 4 er et aksialsnitt av ventiltetningen montert i det delte hode;

Figur 5 er et sprengbilde av ventiltetningen ; og

Figur 6 er et aksialsnitt av den roterende kuleventilenheten og viser forholdet m ellom en roterende kuleeksosventil og sylinderen , stempelet og ventiltetningen .

Detalj ert beskrivelse av tegningene

På figur 1 er det vist et aksialsnitt av den roterende kuleventilenhet og detaljene ved forholdet m ellom en roterende inntaksventil 10, som er innesluttet i en øvre halvdel 12 og en nedre halvdel 14 av den delte hodeenhet. Den delte hodeenhet er festet til en motorblokk, som har en sylinder 1 6 hvor det befinner seg et vekselgående stempel 18.

Den delte hodeenhet omfatter en øvre halvdel 12 og en nedre halvdel 14 som danner et trom m elopptagende hulrom 20 som den roterende inntaksventil 10 er anbrakt i. Den roterende inntaksventil 10 er anbrakt på en aksel 22, som forløper gj ennom en sentralt plassert åpning 24 i den roterende inntaksventil 1 0. Som om handlet i de tidligere nevnte søknader, m uliggjør den roterende inntaksventil 10 forbindelse m ellom innløpsporten 26 for brennstoff/luft og sylinderen 1 6 ved hj elp av en åpning 30, som er plassert på periferien 21 av den roterende ventil 10 og kom m er til gjentatt sam menfall m ed innløpsporten 32 til sylinderen 16.

Den roterende innløpsventil 1 0 som roterer i det trom m elopptagende hulrom 20 på akselen 22, er i kontakt med den ringform ede tetning 36, som er opptatt i et ringform et spor 38 rundt innløpsporten 32 til sylinderen 16. Den roterende inntaksventil 10 er ikke i kontakt med veggene av det trom m elopptagende hulrom 20. Ventiltetningen 36 tj ener til å danne en tetning for å sikre at brennstoff/luftblandingen passerer fra den roterende inntaksventil 1 0 inn i sylinderen 16 under innsugningsslaget, og dertil danner en tetning med den roterende inntaksventil 1 0 under kom presjonsslaget for å sikre at antennelsen av brennstoff/luftblandingen skjer inne i sylinderen 16 og ikke sprer seg inn i det trom m elopptagende hulrom 20. Videre gir tetningen 36 tetning mot den roterende inntaksventil 1 0 under eksosslaget for å sikre at eksosgassene strøm m er ut gj ennom den roterende eksosventil.

Beskrivelsen av ventiltetningen 36 er her gjort i forhold til den roterende inntaksventil slik den er vist på figur 1 . Ventiltetningen 36 er av sam m e konstruksjon og tj ener sam m e formål og funksjon når det gjelder dens forhold til den roterende eksosventil av den roterende kuleventilenhet slik denne er omtalt i de tidligere angitte søknader og vist på figur 6.

Ventiltetningen 36 omfatter to primære deler som vist som sprengbilde på figur 5. En nedre fatningsring 40 er utform et for å kunne opptas i et ringform et spor 38 i en nedre halvdel 14 av det delte hode og er plassert rundt innløpsporten 32. Den nedre fatningsring 30 har en ytre rundt-gående vegg 42 og en indre rundtgående vegg 44 som danner en åpning 46 som sam m enfaller med innløpsporten 32. Den indre rundtgående vegg 44 og den ytre rundtgående vegg 42 er festet til hverandre ved hj elp av en plan rundtgående basis 48, for derved å danne et ringform et opptaksspor 50. Det ringform ede opptaksspor 50 har til form ål å oppta en øvre ventiltetningsring 52.

Den øvre ventiltetningsring 52 har en sentralt anbrakt åpning 54 som er innrettet m ed åpningen 46 i det nedre fatningselem ent 40. Ytterveggen 53 av det øvre ventiltetningselementet 52 er avtrappet innad fra den øvre flate 56 mot den nedre flate 58 for å danne et ringformet spor for opptaket av en trykkring 62, som skal beskrives i det følgende. Det øvre ventiltetningselem entet 52 er konstruert for å passe inn i det ringform ede spor 50 i det nedre ventiltetningsopptagende elem ent 40. Den øvre ventiltetning 52 er fremstilt av en keram isk kompositt.

På figurene 2 og 3 er det henholdsvis vist et grunnriss og et aksialsnitt av den øvre ventiltetningsring 52, som er fremstilt av en keram isk kompositt.

Den keram iske kom posittring 52 står i kontakt m ed periferiflaten av den roterende inntaksventil 1 0. Krum ningen av den øvre flate 56 er slik at den er likeform et m ed periferikrum ningen av den roterende inntaksventil 1 0 og står i tett kontakt med periferiflaten 21 av den roterende inntaksventil 10.

Kontakten m ellom den keram iske komposittring 52 og periferiflaten av den roterende inntaksventil 1 0 opprettholdes av ringform ede bølgefjærer 70, som er anbrakt i det ringform ede opptaksspor 50 under den øvre ventiltetningsring 52. Trykket som opprettholdes oppad mot den øvre ventiltetningsring 52 er i om rådet m ellom 1 og 4 unser (0,3 N til 1 , 1 N) . Dette trykk kan oppnås enten ved hjelp av en enkelt bølgefjær anbrakt i det ringformede opptaksspor 50, eller ved hj elp av flere ringform ede bølgefjærer.

Slik det best kan ses av figur 5, som er et sprengbilde av ventiltetningen , og figur 4, som er et aksialsnitt av ventiltetningen, er det rundt den øvre ventiltetningsring 52 i et ringformet spor 60 anbrakt en trykkring 62, som fungerer på sam me m åte som stempelets stempelringer.

Trykkringen 62 tj ener til å gi ytterligere tetningskontakt m ellom ventiltetningen 36 og periferiflaten av den roterende inntaksventil 10 og av den roterende eksosventil under kompresjons- og kraftslaget. Det økende gasstrykket i sylinderen og i det ringform ede spor 50 vil øke trykket under trykkringen 62, som danner en tetning m ed den ytre rundtgående vegg 42 for å forhindre gasser i å unnslippe og likevel gi en oppadrettet kraft mot den øvre ventiltetningsring 52, for derved å fremtvinge en bedre kontakttetning m ellom innsatsringen 64 av karbon og periferiflaten 21 av den roterende inntaksventil 1 0. Den sam m e samvirkning vil skje m ed ventiltetningen 36 for den roterende eksosventil (figur 6) . Under inntaks- og eksosslaget vil innsatsringen 64 av karbon opprettholdes i kontakt m ed den roterende eksosventil ved hjelp av bølgefjærene anbrakt i det ringform ede spor 50.

Det oppadvirkende trykk under forbrennings- eller kraftslaget overføres til den øvre ventiltetningsring 52 ved hjelp av sam mentrykningen av gassene i sylinderen og i innløpsporten 32 ved hj elp av en passasj e 63 m ellom den øvre ventiltetningsring 52 og den nedre fatningsring 40, slik at gassene kan ekspandere inn i det ringform ede opptaksspor 50 under den øvre ventiltetning 52, m en forhindres i å unnslippe ved hjelp av trykkringene 60 i kontakt m ed den ytre rundtgående vegg 42 av den nedre fatningsring 40. Dette gir ytterligere trykk sam men m ed bølgefjæren 70 for å gi kontakt m ellom den øvre ring 52 66 og ventilens periferiflate. Denne sam me funksjon skjer i forhold til ventiltetningen 36 både i forbindelse m ed inntaksventilen som vist på figur 1 og i forbindelse m ed eksosventilen som vist på figur 6. Utform ingen av ventiltetningen 36 gir en intim tetning m ed den roterende inntaksventil eller roterende eksosventil og er i realiteten den eneste kontakt den roterende inntaksventil eller roterende eksosventil har i løpet av i løpet av sin rotasjon i det trom m elopptagende hulrom . Dette reduserer i betydelig grad antall m ekaniske deler i motoren og reduserer derved friksjonen som oppstår ved motorens drift.

Videre ligger det i ventiltetningens 36 konstruksjon en m ulighet for den øvre ventiltetningsring 52 til å rotere i den nedre fatningsring 40, noe som vil m uliggjøre j evn slitasj e av ventiltetningen .

Selv om den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet i forbindelse med et utførelseseksem pel på denne, vil det forstås at mange modifikasjoner vil fremstå som åpenbare for fagm annen , og oppfinnelsens anvendelse er m ent å skulle dekke alle tilpasninger eller variasjoner av denne. Derfor er det hensikten at denne oppfinnelse kun skal være begrenset av patentkravene og ekvivalenter av disse.

Claims

P a t e n t k r a v

1 . Ventiltetning for en roterende ventilenhet for bruk i forbrenningsmotorer av stempel-og-sylindertypen, hvilken roterende ventilenhet er anbrakt i et todelt sylinderhode, hvilket sylinderhode danner en flerhet trom m elopptagende hulrom for opptagelse av en flerhet roterende inntaksventiler og roterende eksosventiler, hvor de roterende inntaksventiler og roterende eksosventiler har et sfærisk parti avgrenset av to parallelle plan av en kule, hvilke plan er anbrakt sym m etrisk om kulens sentrum , og danner en sfærisk periferi og plane endevegger, hvor de roterende inntaksventiler og roterende eksosventiler er montert på en akselinnretning i de trom melopptagende hulrom i gasstettende kontakt m ed henholdsvis en innløpsport og en eksosport, hvor de roterende inntaksventiler og roterende eksosventiler er forsynt med gjennomgående passasje for henholdsvis innføring og avbrytning av brennstoff/luftblanding til motoren og evakuering av eksosgasser fra motoren, hvor nevnte gasstettende tettende kontakt m ellom den roterende inntaksventil og den roterende eksosventil m ed henholdsvis inntaksporten og eksosporten oppnås ved hjelp av en ventiltetning som omfatter:

en fatningsring som har sirkulært tverrsnittsareal og har et ringformet opptaksspor, hvilken fatningsring er festet i sylinderhodet rundt innløpsporten eller utløpsporten , idet fatningsringen har en gj ennomgående åpning som sam m enfaller m ed innløpsporten eller eksosporten ;

en kontaktring som kan festet på fjernbar m åte i det ringform ede opptaksspor i fatningsringen , hvilken kontaktring har en krum m et øvre flate som er likeform et m ed den sfæriske periferi av inntaksventilen eller eksosventilen , hvilken kontaktring har en gj ennomgående åpning som sam m enfaller m ed nevnte åpning i fatningsringen og innløpsporten eller utløpsporten ;

en fjærpåvirkningsinnretning som er anbrakt i det ringform ede opptaksspor av fatningsringen, er plassert under kontaktringen og utøver et oppadrettet trykk mot kontaktringen ;

en tetningsinnretning plassert rundt kontaktringen i kontakt med ytterveggen av det ringform ede opptaksspor; og

en forbindelsespassasj e m ellom innløpsporten eller utløpsporten og tetningsinnretningen som er festet til kontaktringen ,

k a r a k t e r i s e r t v e d at kontaktringen er av keram isk kom positt.
2. Ventiltetning for en roterende ventilenhet ifølge krav 1 , hvor tetningsinnretningen på kontaktringen omfatter en eller flere trykkringer som er fjernbart anbrakt rundt kontaktringen , hvilke trykkringer danner tett kontakt m ed ytterveggen av det ringform ede opptaksspor av fatningsringen .
3. Ventiltetning for en roterende ventilenhet ifølge krav 1 , hvor fjærinnretningen som er anbrakt i det ringform ede opptaksspor under kontaktringen omfatter en eller flere bølgefjærer som gir et oppadrettet trykk mot kontaktringen og bringer den krum m ede flate av kontaktringen i kontakt m ed den sfæriske flate av den roterende inntaksventil eller roterende eksosventil.
4. Ventiltetning for en roterende ventilenhet ifølge krav 1 , hvor fjærinnretningen utøver trykk i om rådet 1 til 4 unser (0,3 til 1 , 1 N) oppad mot kontaktringen.
5. Ventiltetning for en roterende ventilenhet ifølge krav 1 , hvor kontaktringen som er fj ernbart festet i fatningsringen er roterbar i fatningsringen.