DE1911617A1

DE1911617A1 - Ventilanordnung fuer Verbrennungs-Kraftmaschinen

Info

Publication number: DE1911617A1
Application number: DE19691911617
Authority: DE
Inventors: Enrico Lamperti
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-03-09
Filing date: 1969-03-07
Publication date: 1970-06-11
Also published as: IL31751A0; AT307158B; BE729505A; SE347787B; FR2003564A1; NL6903598A; IL31751A; TR17118A; US3603299A; JPS4938768B1

Description

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Envleo Lfunperti, Gellerat® (Fares©) Italien

Die vorliegende Erfiaflung besieht sieh auf eine Vositil

für Verbreimu&i?8kmffcrii&g@hiiien fait Kolben silt imnlmtens einejf obeÄalb des Zyll2sd©i?Kopfas exseßt!pis©!i sw Zyli'Mer^aa-^uagsaeha© ω=

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Viertelet -Verb rennungskraftmaschinen mit zylindrischen Kolben .werfen Oraktisch durchwegs mit Im Zylinderkopf angeordneten Einlaß- und Auslaßventilen versehen, die im Arbeitstakt r?er Verbrennungskraftmaschine über Nockenwellen betätigt werden. Derartige Ventilanordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sie durch öle Verwendung von No ckenwellenge stangen., Kipphebeln und Ventilen selbst relativ kompliziert sind, ferner daß sie einen relativ hohen Kraftverbrauch benötigen und daß sie wegen der Durchführung von translatorischen Bewegungen eine dynamische Unwucht erzeugen« Ferner müssen derartige Ventilen* Ordnungen sehr senau eingestellt werden, damit einerseits die Geräuschentwicklung nicht zu groß tfird, andererseits die Ventile bei su kleinem Ventilspiel nicht ausbrennen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Ventilanordnung für Verbrennungskraftmasehinen 2U schaffen, die fliese oben genannten Nachteile nicht aufweist und die bei einfachster Bauweise und sehr einfacher Einstellung sehr genau arbeitet, wobei das Auftreten von dynamischen Unwuchten vermieden ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Bereich des Zylinderkopfes oberhalb des Zylinders eine mit einer exzentrischen Öffnung versehene rotierende Verteilerscheibe vorgesehen ist, die mittelbar in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis von der Kurbelwelle angetrieben ist.

Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades ist die Verbrennungskraftmaschine durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Verteilerscheibe mit einer Welle verbunden ist, die innerhalb des Zylinderkopfes in Kugellagern gelagert ist und mit einem Antriebszahnrad drehfest verbunden ist.

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Im allgemeinen scheint es zx^eckmäßigj wenn zwischen der Verteilerscheibe und der Wandung θ es Zylinderkopfeinsatses. ein den Spaltraum füllendes Ölkissen gebildet ist_p das während des Kompressions- und Arbeitstaktes die an der Verteilerscheibe angreifenden Druckkräfte auf den Zylinderkopf überträgt„

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und. beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Besug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht der erfinö.ungs gemäßen Ventilanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fig» Ij

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Verteilerscheibe für Viertakt-Motoren;

Fig. 4 eine Draufsicht der in Fig. 3 dargestellten Verteilerscheibe;

Fig. 5 eine vertikale Teilschnittansicht der in Fig» 1 darge- w stellten Verteilerscheibe;

Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht eines mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung versehenen Zylinderkopfes eines Viertakt-Motors;

Fig. 7 eine in der Ebene der Zündkerze geführte Schnittansicht des in Fig. 6 dargestellten Zylinderkopfes;

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_ If. _

Pip:. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 von Fig. 6;

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform des mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung versehenen Zylinderkopfes;

Fig. 10 eine in der Ebene der Zündkerze geführte vertikale Schnittansicht eines mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung versehenen. Zweitakt-Motors;

Fig. 11 eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Verteilerscheibe mit seitlich angebrachter Zündkerze ;

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht einer der Abstützung eines Abdichtungsringes dienenden Blattfeder; und

Fig. 13 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des in Fig. 6 dargestellten Zylinderkopfes,

Im folgenden soll auf die Zeichnung, insbesondere Fig. 1 Bezug genommen werden, in welcher eine mit einer exzentrischen Öffnung 2 versehene rotierende Verteilerscheibe 1 dargestellt ist. Diese Verteilerscheibe 1 ist auf einer Welle 3 befestigt, die mittels eines Kugellagers 5 und eines Sppengringe® 6 innerhalb des Zylinderkopfes M- gelagert ist» Im oberen Bereich der Welle 3 ist ein von der Kurbelwelle des Motors angetriebenes Antriebszahnrad 7 und ein Übertragung^gahnrad 8 vorgesehen, das der Übertragung der Drehbewegung auf die Ventilanordirungen der daneben liegenden Zylinder des Motors dient».Der Zylinderkopf ^ weist im Bereich -der Vorteilerseheibe 1 ©inen Zylinderkopf einsatζ V auf_s der mit einer Züaflkergenöffnung 11 und Einlaß- und Auslaßöffnungen 9 und 10 zum Ansaugen der brenn»

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baren Gase bzw. Abstoßen der verbrannten Gase versehen ist. Der. Zylinderkopf k ist mit der Wasserkühlung dienenden Kammern 15, l6 versehen. Um die Welle 3 herum ist zwischen dem Kugellager 5 und dem Antriebszahnrad 7 eine Druckfeder 1? angeordnet. Der eine bekannte Bauweise aufweisende Kolben bewegt sich innerhalb des inbekannter Weise gekühlten Zylinders 19, wobei sich zwischen der Verteilerscheibe 1 und der Stirnfläche des Kolbens l8 ein Verbrennungsraum 25 ergibto Die drei exzentrisch angeordneten Öffnungen 9 bis 11 sind derart zueinander angeordnet, daß sie zum richtigen Zeitpunkt während der einzelnen Takte des Motors mit der exzentrisehen Öffnung 2 fluchten. Die Drehbewegung der Verteilerscheibe 1 erfolgt über die Welle 3 und das Antriebszahnrad 7 in geeigneter Weise von der Kurbelwelle, wobei bei einem Viertaktmotor eine Verringerung der Drehzahl auf die Hälfte vorgenommen wird.

Wie man anhand von Fig. 3 und. k erkennen kann, weist die Verteil©Fscheibe 1 neben der exzentrischen Öffnung 2 eine der Schmierung dienende Ausnehmung 30 auf, wobei entlang; des Umfangs der Verteilerscheibe 1 ein Rand 29 entsteht.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Verteilerscheibe 1 ist in Fig. 5 dargestellt, wonach die Verteilerscheibe 1 mit einem zylindrischen Plansch 32 versehen ist, in welchen Ab-33 eingesetzt sind.

Iw folgenden soll auf Fig. β bis Sitesug genommen werden, in welchen aIne abgewandelte Ausführungsform der» Erfindung dargestellt ist. Wie man aKhanö von Fig» 6 @i?k©:an©n'kaxi&_o weist fler ZjliwlB^lmpf k eine Ausnehmung ^¹¹ auf₈ in .welcher¹ des³" mit einsiü EohiPiägisatä 4a versehene 2yllnd©Hiopf©insatz ^⁸ @ing©setst ist ο 'Der 0.US³Oh den Zylinderkopf einsatz 4' gebildete Hohlraum

bildet eine Verlängerung des durch den Zylinder 19 gebildeten Hohlraums, in welchem der Kolben 18 hin- und. herbewegt ist» Im Bereich des durch den ZyI inderkopf einsät ζ 4-' ^bildeten Hohlraumes rotiert die Verteilerscheibe 1, die mit ihrer Welle 3 innerhalb des Rohransatzes ^a gelagert ist. Die Welle 3 ist auf Kugellagern 5» I^ gelagert, von denen eines in der oberen Wandung 20 des Zylinderkopfes b angeordnet ist. Zwischen den beiden Kugellagern 5 und Ik ist auf der Welle 3 das die Drehbewegung der VerteilerseheIbe 1 übertragende Antriebszahnrad 7 aufgesetzt. Das Äntriebssahnrafl 7 weist in seinem unteren Bereich einen Rohransatz 7 auf, um welchen eine Druckfeder 22 angeordnet ist* Zwischen dem Rohransatz 7¹ d.es Antriebszahnrad.es 7 und dem unteren Kugellager 5 ist ferner ein Abstandshalterung ?.l angeordnet. Während das untere Kugellager 5 auf der oberen Seite mittels eines Sprengringes 23 gehalten ist, ist unterhalb desselben ein Ring 2^ vorgesehen der eine Justierung des Abstandes zwischen der Verb eilers ehe ibe 1 und. dem Zylinderkopfeinsatz ^M ermöglicht. Zwischen dem Antriebszahnrad 7 und dem Kugellager 5 ist eine Druckfeder 22 eingesetzt, die allerdings durch ein starres Element ersetzt werden kann. Diese Feder 22 dient dazu₉ die Verteilerseheibe 1 in einem ganz bestimmten Abstand von dem Zylinderkopfeinsatz k' zu halten, wobei die unterhalb von Abdichtungsringen 26' in Nuten der Stirnfläche der Verteilerseheibe liegenden Blattfedern 26 in gewünschtem Maße "vs'formt werden.

Demzufolge wird oberhalb der Verteilerseheibe 1 ein dünner Spaltraum 2? gebildet, in vrelehen über eine innerhalb der Welle 3 angeordnete Bohrung 28 und einen innerhalb der Verteilerscheibe !radial angeordneten Kanal 28' von der Ölpumpe des Motors her Öl zugeleitet wird, so daß beim Erreichen des oberen Totpunktes des Zylinders i# während, des Kompressions-

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taktes innerhalb des Spaltraumes 27 ein gleichmäßiges Ölkissen vorhanden ist. Die Fixierung der Einstellung der Verteiler-"scheibe 1 erfolgt mittels einer am oberen Ende fler Welle 3 aufgeschraubten Kronenmutter 3^"· Während der anderen Takte des Motors -d.h. während des Arbeit's- und Abgasausstoßtaktes strömt das in der Bohrung 28 und-dem Kanal.2.8' vorhandene Öl über einen Auslaßkanal 28" ab, so daß rl as Öl für den darauffolgenden Arbeitszyklus erneuert wird.«Das innerhalb des Spaltraumes 2? vorhandene Ölkissen überträgt die während, des Arbeitstaktes auftretenden Druckkraft'», ohne daß die Verteilerscheibe 1 direkt in Berührung mit dem Zylinderkopfeinsatz k¹ gelangt. Demzufolge ist die Verteilerscheibe 1 nur sehr kleinen Reibungskräften und geringem Verschleiß ausgesetzt.

Fig. 7 zeigt die Verteilerscheibe 1 in der Position, in welcher die exzentrische Öffnung 2 mit der Zündkernzenbohrung 11 fluchtet.

Im folgenden soll auf Fig. 9 und 10 Bezug genommen werden, in welchen die in Fig. 6 dargestellte Druckfeder 22 durcheine Tellerfeder ^9 ersetzt ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Halterung der Verteilerscheibe 1 in vertikaler Sichtung auf andere Weise: Das auf der Welle 3 aufgesetzte Antriebszahnrad 7 liegt gegen ein innerhalb der zylindrischen Verbreiterung J6 des Zylinderkopfes 4 angeordnetes. Drucklager 35 an, welches seinerseits auf der Tellerfeder "?9 aufliegt. Das obere Ende der Welle 3 ist mit einem Gewinde versehen, auf welchem eine Ringmutter 3^ aufgeschraubt ist» Diese Ringmutter 3^ drückt seitlich derart gegen das Antriebs-, zahnrad 7, daß einerseits die Tellerfeder ¹^ verformt wird, andererseits die Abdichtungs-ringe 2.6 'gegen 6en Zylinderkopfeinsatz 4' gedrückt werden. Die Arretierung der Ringmutter 3^

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erfolgt mittels eines geeigneten Arretierelements 37. Anschließend, wird, auf den Zylinderkopf ^ ein Einsatz 20' aufgesetzt, in welchen eine Kappe 38 eingesetzt ist, die den Hals 3^^f der Ringmutter 3*1· umschließt. Innerhalb der Kappe 38 wird ein mit einem Feingewinde versehener Gewindebolzen 39 eingeschraubt, e'er gegen das obere Ende der Welle 3 drückt« Durch geeignetes Einstellen des Gewindestiftes 39 kann eine Feineinstellung der

Tellerfeder #9 und damit des Spaltraumes 27 vorgenommen werden« Eine endgültige Fixierung d.er Einstellung kann, mittels einer Arretiermuter ^O vorgenommen werden, die auf das freie Ende des Gewindestiftes 39 aufgeschraubt ist.

Fig, 10 zeigt den Zylinderkopf eines.Zweitaktmotors, bei welchem die exzentrische Öffnung 2 mit der Einlaßöffnung 10 fluchtet. Die Auslaßöffnung ^3' befindet sich in bekannter Weise im Bereich der Zylinderwandung.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Verteilerseheibe 1 ist in Fig_o 11 dargestellt» Die mit einem zylindrischen Plansch l^f versehene Verteilerseheibe 1 ist nit Abdiehtungsringen 26' und ^H*⁰ versehen» Die Höhe dieses Flansches 1^! ist derart gewählt, daß seitlich daran eine Öffnung hk angeordnet ist, die in etwa derp Durchmesser der Zündkerzenöffnung 11" entspricht, in welcher die Zündkerze ^3 eingeschraubt ist»" In diesem Fall wird der Verbrennungsraum durch den von.der Verteilerscheibe 1 umschlossenen Raum ^5 gebildet.

Gemäß Fig» 13 erfolgt die Schmierung der Verteilerscheibe 1 über die innerhalb der Welle 3 angeordnete Bohrung 28 und den in radialer Richtung innerhalb der Verteilerscheibe 1 angeordneten Kanal 28% der bis zu Ringkanälen ^l^! führt, in welchen Abdichtungsringe 26^! eingesetzt-sind, die gemäß Figo 12 auf

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wellenförmig ausgebildeten Blattfedern 26 aufliegen. Die Abflicht urgsringe 26' sind vorzugsweise mit verchromten Oberflächen versehen. Wie man anhand von Fig. 6, 7 und 8 erkennen kann, ist im Bereich der exzentrischen Öffnung 2 ebenfalls ein derartiger Abdichtungsring 26' vorgesehen. Um eine bessere Abdichtung der Verteilerscheibe 1 zu erreichen, weist dieselbe seitlich entlang ihres Umfangs eine Nut auf, in welcher ein einen L-förmigen Querschnitt aufweisender Abdichtungsring 4-1 eingesetzt ist, der aufgrund seiner Formgebung d.urch den innerhalb des Verbrennungsräumes herrschenden Druck gegen die Außenwandung, des ZyIinderkopfeinsätzes V gedrückt wird. Wie man anhand von Fig» 13 erkennen kann, wird dieser Abdichtungsring 41' ebenfalls über einen Kanal ^2' mit Öl versorgt. Es sei bemerkt, daß die genaue Anzahl der verwendeten Abdichtungsringe 26'_s 33» ^l' in Abhängigkeit der Eigenschaften des Motors gewählt werden muß.

Der Antrieb der Antriebszahnräder 7 bei ein- oder mehrzylindrigen Motoren kann über Wellen, Ketten, eine Serie von Zahnrädern oder Zahnriemen erfolgen, wobei bei einem Viertaktmotor ein übersetzungsverhältnis von 1:2 aufrechterhalten werden muß»

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Claims

Patent an sprüche

Iy Ventilanordnung für Verbrennungskraftmaschinen mit zylindrischen Kolben, mit wenigstens einer oberhalb des Zylinders, innerhalb des Zylinderkopfes exzentrisch zur Zylinderwandungsachse angeordneten Ein- oder Auslaßöffnung für den Einlaß der Verbrennungsgase bzw« Auslaß der Abgase, dadurch gekennzeichnet , daß im Bereich des Zylinderkopfes (^) oberhalb des Zylinders (Wj) eine mit einer exzentrischen Öffnung (2) versehene rotierende Verteilerscheibe (1) vorgesehen ist, die mittelbar in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis von der Kurbelwelle angetrieben ist.

2, Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerscheibe (1) flach ausgebildet ist und daß zusätzlich zu der Ein- und/oder Auslaßöffnunp: (9, 10) eine exzentrisch angeordnete Zündkerzenöffnung (11) vorgesehen ist (Fig. 8).

3· Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Verteilerscheibe (1) mit einem zylindrischen Plansch (l¹) versehen ist, in welchem eine- zum Zeitpunkt der Zündung mit der Öffnung (H") der Zündkerze (^3) fluchtende Öffnung (Mi-) vorgesehen ist (Fig. 11).

A-. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß die Verteilerscheibe (1) innerhalb eines in den Zylinderkopf (k) eingesetzten Zylinderkopf einsatzes (*·)·' ) angeordnet ist.

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5. Venti lan Ordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerscheibe mit einer Welle' (3) verbunden ist, die innerhalb des Zylinderkopfes (k) in Kugellagern (5, 14, 35) gelagert ist und mit einem Antriebszahnrad (7) drehfest verbunden ist.

6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche _t dadurch gekennzeichnet , daß der zwischen der Verteilerseheibe (1) und dem Zylinderkopfeinsatz (4^l) vorhandene Abstand in axialer Richtung einstellbar ist,

7· Ventilanordnung nach Anspruch 6, d&d.urch g e k e η η P zeichnet, daß die Breite des Spaltraumes (27) mittels eines Ringes vore-eprebener Breite einstellbar und mittels einer Kronenmutter (Jb") fixierbar ist.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge kenn zeichnet, . ^aß an der Außenwandung (20) des Zylinder-■ . kopfes (M-) eine Kappe (38-) eingesetzt ist, in welche ein mit einem Peingewind.e versehener Gewindestift (39) eingesehraubt ist, der zur Einstellung der Breite des zwischen der Verteilerscheibe (1) und dem ^linderkopfeinsatz (4¹) vorhandenen Spaltraumes (?7) gegen die obere Stirnfläche der Welle (3) geführt und mittels einer Arretiermutter (40) «rretierbar ist.

™ 9· Ventilanordnung· nach einem ^er Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzei chnet , daß die Welle (3) unter der Wirkung einer in axialpr Richtug wirkenden Druckfeder (?.2) steht.

10. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzei chnet , daß die Welle_j[3)_ unter der Wirkung· einer in axialer Richtung wirkenden stpht.

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11. Ventil an ο ivi nun pc nach einem der vorhergehend en. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verteilerscheibe (1) und der Wandung des Zylinderkopf einsatzes (V ) ein den Spaltraum (2?) füllendes Ölkissen gebildet ist, das während des Kompressions- und Arbeitstaktes die an der Verteilerscheibe (1) angreifenden Druckkräfte auf den Zylinderkopf (k) überträgt.

12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das das Ölkissen ergebende Öl von der Ölpumpe des Motors über eine koaxial innerhalb'der Welle (3) angeordnete Bohrung (?.8) und einen innerhalb der Verteilerscheibe radial nach außen führenden Kanal (28¹) zugeführt ist.

13» Ventilanordnung nach Anspruch 12, dadurch. ge kennzeichnet, daß die Verbindung der innerhalb der Welle (3) angeordneten Bohrung (28) mit der Ölpumpe des Motors in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Welle (3) erfolgt.

1^. Ventilanordnung nach einpm der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verteile!·- scheibe (1) mit einer Mehrzahl von Abdichtungsringen (26', 33» k-1) versehen ist, die mit dem innerhalb der Verteilerscheibe (l) radial nach außen geführten Kanal (28' } verbunden sind.

15. Ventilanordnung nach Anspruch l4_s dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Seitenwandung der Verteilerseheibe (1) eine Nut vorgesehen ist _s in welcher ein L-förmlger Abdichtunrsring (^f-I) eingesetzt isfc»

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l6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche ΐΛ oder 15» dadurch gekennzeichnet , daß unterhalb der in axialer Richtung wirkenden Abdichtungsringe (26¹) wellenförmig gebogene Blattfedern (26) angeordnet sind (Fig. 12).

1?. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche Ik bis l6, dadurch gekennzeichnet , daß die Abdichtungsringe (26', 33» ^I¹) verchromte Oberflächen aufweisen.

18. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb des Antriebszahnrades (7) über eine Welle, eine Kette, eine Serie von Zahnrädern oder einen Kettenriemen erfolgt.

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